Es gibt nicht nur die großen Windspargel, die wir alle kennen und von denen ständig neue aus dem Boden sprießen. Mit einer Kleinwindkraftanlage kann jeder selbst im eigenen Garten oder auf dem Dach Windenergie produzieren. Doch lohnt sich das überhaupt und wie funktionieren private Kleinwindanlagen? Ich habe mich einmal schlaugemacht.

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Windkraftanlage

Definition Miniwindanlage

Generell handelt es sich bei einer Kleinwindkraftanlage um eine Windanlage für die Eigenversorgung des Betreibers. Sie steht also dort, wo der Strom benötigt wird – das kann eine Privatperson sein, ein Bauer, ein Handwerksbetrieb oder auch ein Segelbootbesitzer.

Die Leistung liegt weit unter dem, was große Windkraftanlagen zu leisten imstande sind. International geht man bei einer Kleinwindanlage von einer Leistung von 100 Kilowatt aus. Großwindkraftanlagen sind im Bereich von Megawatt unterwegs. Es gibt aber auch die DIN EN 61400 – 2. Nach ihr darf die Rotorkreisfläche 200 Quadratmeter nicht überschreiten. Das entspricht einer Leistung von unter 70 kW und einem Durchmesser der Rotorblätter von rund 16 Metern.

In der Praxis sieht es so aus, dass die Kleinwindkraftanlagen hierzulande meist eine Leistung von unter 30 kW besitzen und kaum höher als 30 Meter sind. Im privaten Bereich sind sie sogar in der Regel meist nicht höher als 10 Meter. Zum Vergleich: Große Windkraftanlage sind teilweise über 200 Meter hoch – die Spitze des Rotorblattes betrachtet.

Was bringt eine Kleinwindkraftanlage?

Eins vorweg – eine Kleinwindkraftanlage macht nur dort Sinn, wo genügend Wind weht. Schon ein in der Nähe stehender Baum oder ein höheres Gebäude kann dazu führen, dass solch eine Anlage nicht genügend Strom liefert und daher unrentabel ist. Eventuell wohnen Sie auch generell in einer Gegend, wo es weniger windet. Dafür lohnt zunächst der Blick auf eine Windkarte.

Ausreichend genaue Werte erhalten Sie allerdings nur mit Hilfe einer Windmessung direkt vor Ort. Die können Sie entweder selbst vornehmen – entsprechende Windmesser sind ab etwa 350 Euro erhältlich. Oder Sie beauftragen eine Fachfirma. Der Zeitraum der Messung erstreckt sich von mindestens vier Monaten bis hin zu einem Jahr. Insbesondere in den windreichen Monaten sollte gemessen werden.

Können Sie genügend Windenergie einfangen (gute Werte sind mittlere Jahreswindgeschwindigkeiten ab vier Meter pro Sekunde), ist eine Miniwindanlage die perfekte Ergänzung zur Solaranlage. Warum ist das so? Ganz einfach – im Sommer ist die Solareinstrahlung besonders stark, im Herbst und Winter herrschen hingegen häufig gute Windverhältnisse.

Wer ein hohes Maß an Selbstversorgung mit erneuerbaren Energien anstrebt, der liegt mit einer Kombi aus Sonnen- und Windenergie genau richtig. So kann dann auch der Batteriespeicherplatz geringer gewählt werden. Denn noch ist es zu teuer, denn im Sommer produzierten Solarstrom in Batterien zu speichern, damit er im Winter zur Verfügung steht.

Der Strom aus der Kleinwindkraftanlage lässt sich perfekt zur Erzeugung von Wärme nutzen. Das gilt insbesondere deshalb, weil die windstarke Zeit mit der Heizperiode zusammenfällt. Wenn Sie von der Windstromproduktion noch etwas übrig haben, sollten Sie damit besser Ihre Wohnung heizen als den Strom zu verkaufen.

Strom vom eigenen Dach | Einfach genial | MDR

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Die Leistung von Wind berechnen

Im vorigen Kapitel habe ich bereits kurz angerissen, wie wichtig es ist, dass genügend Wind weht. Hier nun die rechnerische Erklärung dafür:

Die Leistung des Windes, der gerade durch eine kreisförmige Fläche pfeift, beträgt:

P = ½ *ρ*V³*π*r²

P = Leistung in Watt

ρ = rho = Luftdichte in Kilogramm pro Kubikmeter = 1,225 kg/m³ bei 15 Grad Celsius (bei fallenden Temperaturen nimmt die Luftdichte zu)

V = Windgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde

r = Radius der Rotorfläche = halber Rotordurchmesser

Wer sich etwas mit Mathematik beschäftigt, sieht sofort den wichtigen Einfluss der Windgeschwindigkeit – sie zahlt immerhin kubisch auf die Leistung der Kleinwindkraftanlage ein. Verdoppelt sich zum Beispiel die Windgeschwindigkeit von zwei auf acht Meter pro Sekunde, verachtfacht sich die Leistung.

Das sieht im Diagramm folgendermaßen aus (bezogen auf eine Rotorfläche von einen Quadratmeter):

Wieviel Strom produziert die Anlage?

Die theoretische Leistung, die Wind erbringt, ist die eine Sache. Viel wichtiger ist bei einer Kleinwindkraftanlage aber: Wieviel Strom produziert die Anlage? Hier sind zwei Dinge besonders wichtig: Die Größe der Rotorblätter und die Höhe der Kleinwindanlage. Sie müssen wissen, dass die Windgeschwindigkeit in zunehmender Höhe steigt.

Die Nennleistung der Miniwindanlage spielt hierbei nicht die ganz wichtige Rolle. Sie bezieht sich auf eine bestimmte Windgeschwindigkeit, die in der Regel weit höher als die bei der Windmessung ermittelten mittleren Jahreswindgeschwindigkeiten herausgekommen ist.

Kurz gesagt: Haben Sie zwei Kleinwindanlagen mit gleicher Windleistung zur Auswahl, gewinnt am Ende die Anlage mit dem größeren Rotordurchmesser. Sie verspricht also einen höheren Jahresertrag an Strom.

In windarmen Bereichen sind Anlagen mit größeren Rotorblättern zu empfehlen, um etwas mehr Strom zu produzieren. Im windigen Küstenbereich sollten die Rotoren hingegen etwas kleiner gewählt werden, da größer Blätter bei stärkerem Wind schadensanfälliger als kleine sind. Sie können dann außerdem womöglich die Leistung des Windes nicht mehr an den Generator übergeben.

Wieviel Strom die Anlage im Jahr produziert, können Sie mit folgendem Kleinwindanlagen-Rechner ermitteln. Die Seite ist sowieso der Geheimtipp für alle, die sich für den Kauf einer Kleinwindkraftanlage interessieren.

Wie sieht es mit der Genehmigung aus?

Das mit den Genehmigungen für die Kleinwindkraftanlage ist etwas komplex. Hier spielt auf der einen Seite das Bundesland, in dem sie errichtet werden soll eine Rolle. Auf der anderen Seite aber auch Faktoren wie Bau im Innenbereich oder Außenbereich. Innenbereich bedeutet innerhalb bebauter Gebiete, Außenbereich bedeutet außerhalb bebauter Ortschaften. Innerhalb der Ortschaft macht es außerdem einen Unterschied, ob es sich um ein Wohngebiet oder Gewerbe- bzw. Industriegebiet handelt.

  • Eine Baugenehmigung benötigen Sie generell (Stand 06/2018) in Berlin, Bremen und Niedersachsen.
  • Genehmigungsfrei sind Kleinwindkraftanlagen bis zu einer bestimmten Höhe in Brandenburg, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz. Genehmigungsfrei bedeutet, dass es keine Baugenehmigung braucht, allerdings eine Anzeigepflicht beim örtlichen Bauamt. Dort erfahren Sie auch, wie hoch die Anlage sein darf, wie groß der Rotordurchmesser und ob sie in Ihrem Gebiet errichtet werden darf.
  • Verfahrensfrei sind Kleinwindanlagen in Baden-Württemberg, Bayern, Hamburg, Mecklenburg-Vorpommern, Saarland, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Schleswig-Holstein und Thüringen. Verfahrensfrei bedeutet, dass Sie keine Baugenehmigung benötigen und auch keine Bauanzeigepflicht besteht. Sie sollten sich trotzdem schlau machen, ob eine Anlage in Ihrem Gebiet erlaubt ist und in welcher Größe.

Beachten Sie außerdem, dass Sie kein Anrecht auf einen dauerhaften Betrieb der Anlage besitzen, wenn Sie auf Grundlage der Landesbauordnung keine Baugenehmigung benötigen. Anders sieht es aus, wenn die Gemeinde eine Genehmigung erteilt hat.

Ich würde daher keine Kleinwindkraftanlage aufstellen, ohne davor mit Nachbarn und den zuständigen Leuten vom Bauamt gesprochen zu haben. Gründe, warum solch eine Anlage zurückgebaut werden muss, gibt es einige:

  • Abstandsflächen nicht eingehalten
  • Denkmalschutz erlaubt es nicht
  • Der Naturschutz spricht dagegen
  • Die Anlage ist zu laut

Wirtschaftlichkeit der Anlage

Wer sich als Privatmensch eine Kleinwindkraftanlage neben das Haus stellt, macht dies seltener aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, sondern eher aus dem Gefühl heraus, etwas für die Umwelt machen zu wollen. Das ist der richtige Ansatz – denn wirklich wirtschaftlich sind die Kleinwindanlagen nicht.

Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit geht es darum, ob ich mit der kleinen Windanlage günstiger Strom erzeugen kann, als ich ihn bei Stromanbieter einkaufe.

Dazu müssen Sie errechnen, wieviel eine Kilowattstunde Strom kostet, denn Sie mit der Miniwindanlage produzieren. So können Sie ihn dann mit dem Kilowattpreis des Energieanbieters vergleichen.

Nehmen wir einfach an, dass Ihre Kleinwindkraftanlage 20 Jahre im Betrieb ist (das ist eine gängige Betriebszeit). In dieser Zeit stecken Sie etwa 20.000 Euro in die Anlage und produzieren 60.000 kWh Strom. Sie bezahlen demnach 20.000 / 60.000 = 0,33 Euro pro Kilowattstunde Strom. Der Strom vom E-Werk ist meist günstiger.

Gehen Sie davon aus, dass die Schere umso weiter auseinander geht, desto kleiner die Anlage und je weniger Wind bläst. Ist der Stromverbrauch hoch und ist die Kleinwindkraftanlage in einem windstarken Bereich, können aber durchaus Stromkosten gespart werden. Das trifft aber in der Regel nur für landwirtschaftliche oder gewerbliche Betriebe zu.

Die Wirtschaftlichkeit der Kleinwindkraftanlage können Sie übrigens ebenfalls mit dem bereits vorgestellten Kleinwindanlagen-Rechner ermitteln.

Den richtigen Platz finden

Noch wichtiger als bei Solaranlagen ist bei Kleinwindkraftanlagen der richtige Standort. Auf dem Dach ist meist recht problematisch. Zum einen, weil die Anlage dann nicht hoch genug im Wind hängt, zum anderen aber auch wegen der Schallübertragung.

Der Rotor nutzt mit seinen Schwingungen das Gebäude als Resonanzkörper, was zu störenden Geräuschen führen kann. Ein Mast oder eine Nebengebäude (zum Beispiel eine Scheune) sind eindeutig die bessere Wahl. Aber auch hier muss sichergestellt sein, dass übers Jahr gesehen genügend Wind vorhanden ist.

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