Kleinwindkraftanlagen als Vertikalachsenturbinen oder Horizontalachsenturbinen.

Die so genannte IEC-NORM gibt vor, was als Kleinwindanlage gilt. Danach können alle Anlagen, deren überstrichene Rotorfläche kleiner ist als 200 Quadratmeter (d.h. 15,96 m Durchmesser) bei 350 W/m², deren Turm in der Regel eine maximale Höhe von 20 Metern aufweist und deren Leistung zwischen 5 und 10 kW liegt, als Kleinanlagen bezeichnet werden.

Die Hersteller halten sich leider nicht immer strickt an die IEC Vorgaben. Nur sehr wenige Anlagen sind IEC zertifiziert . Wobei gerade die Zertifizierung ein maßgeblicher Faktor beim Erwerb eine Kleinwindkraftanlage ist.

IEC-Zertifizierung: Die International Electrotechnical Commission ist eine gemeinnützige, nichtstaatliche internationale Normungsorganisation, die internationale Normen für alle elektrischen, elektronischen und damit verbundenen Technologien (gemeinsam "Elektrotechnologie") erstellt und veröffentlicht.

Es gibt im Allgemeinen zwei Anlagentypen

Die Vertikalachsenturbinen (mit vertikal gerichteter Drehachse) und die Horizontalachsenturbinen (mit horizontal zum Wind gerichteter Drehachse), welche je nach Anlagentyp, über 3 oder mehr Rotorblätter verfügen. Wobei 3 Rotorblätter vollkommen ausreichend sind. Je nach Einsatzgebiet und Anwendung wird noch zwischen Netzeinspeiseanlagen, Batterielader zur autarken Stromversorgung (Insellösung), (Windheizungsanlagen) Heizmühlen zur Heizungsunterstützung und Windpumpen zur Wasserförderung unterschieden.

Komponenten einer Kleinwindkraftanlage

Eine Windkraftanlage setzt sich zusammen aus:

1. Dem Rotor (Repeller) mit Nabe und Rotorblättern. Mit den Rotorblättern wird die Windenergie aus der Luft entnommen und dem Generator zugeführt. Sie bestehen meist aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, wobei manche Hersteller Kohlenstofffasern bevorzugen.

2. Einer Maschinengondel mit Welle, Generator, Windnachführung, Bremse und Getriebe. Die Rotorblätter sind durch die Nabe mit der Welle verbunden, die entweder zweifach gelagert, oder in das Getriebe integriert ist. Über das Getriebe wird der Generator angetrieben. Eine Windnachführung sorgt dafür, dass der Rotor immer im Wind steht. Die Bremse wird meist hydraulisch betrieben. Für die Umwandlung mechanischer in elektrische Leistung werden Drehstrom-Asynchron- oder -synchron-Generatoren eingesetzt. Es werden meist asynchrone Generatoren verwendet.

3. Einem Turm, auf dem die drehbare Gondel sitzt.

4. Dem Fundament, welches die notwendige Standsicherheit gewährleistet. Und einer Steuerungssystem sowie der Netzanschlusstechnik (die entweder in der Maschinengondel, im Fuß oder außerhalb des Turmes platziert werden kann)

Größe einer Kleinwindkraftanlage

Bei der Wahl der Anlagengröße sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

1. Zweck (gewünschte Leistung, präferierter Anlagentyp)
2. Windverhältnisse
3. Einsatzgebiet
4. Preis/Leistungsverhältnis

Der Zweck ist ein ausschlaggebendes Kriterium bei der Wahl einer Kleinwindkraftanlage. Es gibt, wie bereits erwähnt, grundsätzlich zwei Anlagentypen: Die Vertikalachsenturbine (gibt es als Savonius-Rotor oder Darrieus-Rotor) und die Horizontalachsenturbine.

Beide Anlagentypen eigenen sich zur Stromproduktion, wobei die Vertikalachsenturbine (hat sich, im Gegensatz zur Horizontalturbine, noch nicht auf dem Markt etabliert) oftmals, bei geeigneten Standortbedingungen, ein besseres Preis/Leistungsverhältnis aufweist. Vor allem durch die geringere Gesamthöhe, die wiederum niedrigere Produktionskosten verursacht und somit günstiger in der Anschaffung ist. Vertikalachsenturbinen sind ebenfalls gut für Insellösungen geeignet. Ein weiterer Vorteil der Vertikalachsenturbine ist, dass der Generator am Boden angeschlossen werden kann, was sowohl die Konstruktion vereinfacht, als auch den Betrieb sicherer macht.

Anwendungsmöglichkeiten von Kleinwindkraftanlagen

Bei Anlagen mit direkter Netzeinspeisung wird der Strom entweder direkt über einen speziellen Netzwechseltrichter in das eigene Hausnetz (sinnvollere Variante), oder in das öffentliche Netz eingespeist. Die Einspeisevergütung liegt derzeit bei 7,53 Cent pro Kilowattstunde (Ökostromgesetz 2009). Anmerkung: Die Produktionskosten von Strom aus Kleinwindkraftanlagen sind deutlich höher. Auf jeden Fall zu empfehlen sind Wechseltrichter, die bei Spannungsspitzen oder im Fall von Störungen im Netz den Generator abschalten. Der Netzwechseltrichter sollte unbedingt von einem Experten programmiert werden. Die Insellösung gewährleistet eine autarke Stromversorgung im kleinen Rahmen.

Sie ist nur dort sinnvoll, wo die Stromversorgung aus dem öffentlichen Netz entweder gar nicht oder nur sehr beschränkt vorhanden ist (z.B Gartenlauben, Berghütte, Boote, Caravans usw).

Heizmühlen eignen sich nur zu Heizungsunterstützung während der windreicheren Winterzeit für Haushalte in denen bereits eine Solaranlage oder Holzheizung mit einem Pufferspeicher vorhanden ist. Denn es besteht die Möglichkeit im Pufferspeicher eine oder mehrere Elektro-Heizpatronen anzubringen, welche dann direkt mit der Windkraftanlage verschaltet werden.

Leistung einer Kleinwindkraftanlage

Ein überaus wichtiger Richtwert für die Wahl einer geeigneten Kleinkraftanlage ist ihre Nennleistung bzw. die Nenn-Windgeschwindigkeit. Die angebotenen Nennleistungen belaufen sich derzeit auf wenige 100 W bis zu 30 kW. Für den Privatgebrauch typisch sind Anlagen mit einer Leistung von 500 W bis 5 kW.

Wenn Sie den gesamten Energiebedarf Ihres Haushaltes abdecken möchten, wovon wir Ihnen eher abraten, da die Qualitätsstandards der Anlagen noch nicht festgelegt worden sind und daher extrem schwanken, benötigen Sie zumindest eine (hoch-montierte) 4 kW-Anlage und extrem gute Windverhältnisse. Es ist zu beachten, dass Rechtliche Bestimmungen, Lärmemission, Schattenwurf, usw. bei Anlagen ab dieser Größe einen Mehraufwand mit sich bringen!

Die Windgeschwindigkeit sollte mindestens bei 7 m/s liegen, dabei muss die Windlage absolut beständig sein und der Wind sollte möglichst unabgelenkt auf das Windrad treffen. Eine ein- bis zweijährige Windmessung in Nabenhöhe (Kosten: ca. 2.000 EUR) ist äußerst empfehlenswert. Da einige Hersteller die Erträge von Anlagen mit Durchschnittsgeschwindigkeiten berechnen. Diese Vorgehensweise liefert oft verfälschte Ergebnisse, denn die Leistung nimmt mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit zu. D.h. doppelte Windgeschwindigkeit = achtfache Leistung.

Die Leistung einer Kleinwindkraftanlage ist extrem abhängig von ihrer Platzierung bzw. von den örtlichen Gegebenheiten. In der Praxis werden viele Anlagen in zu geringer Höhe oder in der Nähe von Hindernissen platziert, da die Konsumenten falsch oder zu schlecht informiert worden sind.

Hindernisse (sog. Windschatten), wie Gebäude oder Bäume, rufen Windturbulenzen hervor, welche die Turbinen belasten. Diese Belastung mindert einerseits die Lebensdauer der Anlage und andererseits die Energieerträge, denn das Windrad wird, sollte es nicht gleich auf die Richtungsänderung reagieren, im Lauf heruntergebremst. Dies ist vor allem bei den Horizontalachsenturbinen der Fall.

Anschaffungskosten einer Kleinwindkraftanlage

Die Preise für Kleinwindkraftanlagen sind sehr unterschiedlich. Sie richten sich nach der Größe, dem Standort, den Windverhältnissen, der Technik sowie der Qualität der Anlage. Die Anschaffungskosten liegen im Schnitt bei 750 bis 4000 Euro pro installiertem Kilowatt.

Wobei noch Kosten für das Fundament, die Planung, Verkabelung, den Transport, etwaige Gutachten (z.B. statische Gutachten - vor allem bei größeren Anlagen- sowie Schall- und Schattengutachten) sowie Messungen (ein- bis zweijährige Windmessung) hinzukommen.

Ein durchschnittlicher Haushalt mit 4 Personen verbraucht etwa 5.000 kWh. In 10 Jahren belaufen sich die Stromkosten auf etwa 14.000 EUR. Die Gesamtkosten für eine Kleinwindkraftanlage liegen über 15.000 EUR!!!! (exkl. Betriebs- und Wartungskosten !!!!)

Sie sollten es sich daher wirklich sehr gut überlegen ob Sie in eine Kleinwindkraftanlage investieren möchten.
Lassen Sie bei der Auswahl Ihrer Anlage Sorgfalt walten und seien Sie skeptisch, denn es gibt leider viele unseriöse Anbieter, die falsche oder überschätzte Leistungsangaben zu Ihren Produkten machen.
Wenden Sie sich im Zweifelsfall an die IG Windkraft Tel.: 02742 / 21955-0, Email igw@igwindkraft.at

Genehmigung von Kleinkraftanlagen

Die rechtlichen Grundlagen für die Errichtung einer Kleinwindkraftanlage sind im Ökostromgesetz angeführt. Sie sind jedoch noch sehr Lückenhaft.

Die Genehmigungsvoraussetzungen der Anlagen obliegen den Bundesländern und sind von Bundesland zu Bundesland unterschiedlich geregelt. Für die Baugenehmigung sind meist die jeweiligen Gemeinden zuständig. Sehr wenige Anlagen sind, wie bereits erwähnt, IEC-zertifiziert, da eine amtliche Prüfung und ausführliche Bewertung der Anlagentypen, aufgrund fehlender Qualitätsstandards (Sturmabschaltung, tatsächliche Leistung, Lärmemission, Sicherheit, etc.), kaum möglich ist. Der derzeitige Einspeistarif von 7, 53 Cent gilt für Großwindkraftanlagen und deckt daher die Kosten für die Erzeugung von Energie durch Kleinwindkraftanlagen nicht annähernd ab.

Resümee:

Da die Genehmigungs- und Materialkosten sehr hoch sind und die Vergütung für die produzierte Energie zu niedrig ist, lohnt sich die Anschaffung einer Kleinwindkraftanlage als einzige Strom- und Wärmequelle noch nicht.

Betriebskosten und Wartungsaufwand einer Kleinwindkraftanlage

Die Anlagen benötigen eine jährliche Wartung.

Gewartet werden müssen: Generator, Gondellager, Zahnräder, Schraubverbindug von Gondel, Rotoblätter und Mast (werden evtl. nachgezogen) Die Betriebskosten liegen im 1-10 Jahr bei ca. 6% der Anlagekosten und im 11-20 Jahr bei etwa 8%. Solaranlagen sind derzeit noch rentabler als Kleinwindkraftanlagen, da unter anderem die Vergütung für eine kWh bei Solaranlagen deutlich höher ist.

Lebensdauer einer Kleinwindkraftanlage

Wie bereits erwähnt, können Windturbulenzen oder Windböen, die Lebenserwartung einer Anlage erheblich senken. Wobei natürlich die Qualität der Anlage die größte Rolle spielt.

Bei Kleinwindkraftanlagen gilt:

Je teurer desto besser (aber auch nicht immer!!) Die durchschnittliche Lebensdauer einer Kleinwindkraftanlage, bei regelmäßiger Wartung, beträgt etwa 20 Jahre.

Energiesparmeister Tipp:

Windkraft-Fachbetrieb

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