Mini-Windkraftanlagen zur Stromversorgung zuhause

Immer mehr Menschen stellen sich die Frage nach der Anschaffung einer eigenen Windkraftanlage um damit im eigenen Garten Strom zu erzeugen. Nachhaltige regenerative Windenergie zur Absicherung gegen steigende Strompreise – das wird zunehmend ein wichtiges Thema auch für Privathaushalte.

Eine kleine Windenergieanlage ist für Sie geeignet, wenn:

• Genügend Wind ist an Ihrem Wohnort vorhanden
• Es ausreichend Platz auf dem Grundstück gibt
• Sie bereits eine Speichereinheit haben oder damit ihren Grundverbrauch abdecken können

Warum sind Mini-Windkraftanlagen sinnvoll

Windenergiesysteme gehören zu den kosteneffizientesten erneuerbaren Energiesystemen für den Hausgebrauch. Je nach Windressource kann ein kleines Windenergiesystem Ihre Stromrechnung geringfügig oder um bis zu 100 % senken. Windenergie ist eine saubere, lokal verfügbare, erneuerbare Energie.

Wie funktionieren die Kleinwindkraftanlagen

Wind wird durch die ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonne erzeugt. Windturbinen wandeln die kinetische Energie des Windes in mechanische Energie um, die einen Generator zur Erzeugung von sauberem Strom antreibt. Die heutigen Turbinen sind vielseitige, modulare Stromquellen. Ihre Flügel sind aerodynamisch so gestaltet, dass sie die maximale Energie aus dem Wind einfangen. Der Wind dreht die Flügel, die eine Welle in Bewegung setzen, die mit einem Generator oder dem Rotor des Generators verbunden ist, der wiederum Strom erzeugt.

Wieviel Strom eine Kleinwindkraftanlage liefert

Der Ertrag ist natürlich abhängig vom Wind und vom Standort der Anlage. Grundsätzlich kann selbst die neuste und beste Anlage nicht mehr Energie aus dem Wind herausholen als eben auch im Wind drin ist. Die Rechnung ist mathematisch so einfach wie deutlich: Doppelte Windgeschwindigkeit bringt den achtfachen Ertrag – die halbe Windgeschwindigkeit liefert nur ein Achtel der Leistug. Entscheidend ist also, gibt es Wind bei Ihnen oder nicht.

Beispiel für eine eigene Kleinwindkraftanlage:

Durchmesser Rotor	1,0 Meter
Fläche Rotor	3,14 Quadratmeter
Stromertrag	ca. 400 kWh pro Jahr
Gegenwert	120,00 € pro Jahr

Bei doppeltem Durchmesser vervierfacht sich der Ertrag.

Ihre konkreten Schritte zu einer Mini Windkraftanlage

Wenn Sie die Planungsschritte durchlaufen haben und nun wissen, ob eine kleine Windkraftanlage an Ihrem Standort in Frage kommt, haben Sie bereits eine Vorstellung von:

• dem Windaufkommen an Ihrem Standort
• den Bebauungsvorschriften und Abmachungen in Ihrem Gebiet
• der Wirtschaftlichkeit und die Amortisation einer eigenen Windkraftanlage

Nun ist es an der Zeit, die mit der Installation der Windkraftanlage verbundenen Probleme zu anzusehen:

1. Standortwahl – bzw. die Suche nach dem besten Standort für Ihr System
2. Auswahl der richtigen Windturbinen- und Turmgröße (Aufständerung) sowie dem Montagestandort (bspw. Dach oder Bodeninstallation)
3. Schätzung des jährlichen Energieertrags der Anlage
4. Entscheidung, ob die Anlage an das Stromnetz angeschlossen werden soll oder nicht

Installation und Wartung

Lassen Sie Ihr System von einem professionellen Installateur installieren. Ein seriöser Installateur bietet in der Regel zusätzliche Dienstleistungen an, z. B. Hilfe bei der Beantragung von Genehmigungen. Erkundigen Sie sich, ob der Installateur ein zugelassener Elektriker ist, fragen Sie nach Referenzen und überprüfen Sie diese. Die örtliche Handwerkskammer bietet hierfür in der Regel zuverlässige Informationen zu Fachbetrieben.

Bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung sollte eine kleine Windkraftanlage bis zu 20 Jahre oder länger halten.

Die jährliche Wartung kann Folgendes umfassen:

• Prüfen und Nachziehen von Schrauben und elektrischen Verbindungen nach Bedarf
• Überprüfung der Maschinen auf Korrosion und der Abspannseile auf korrekte Spannung
• Überprüfung und ggf. Austausch des abgenutzten Bandes an der Vorderkante der Turbinenblätter
• Austausch von Komponenten wie Turbinen und/oder Lagern nach Bedarf

Die installierenden Fachbetriebe bieten in der Regel ein Service- und Wartungsprogramme an.

Aufstellen einer kleinen elektrischen Windkraftanlage

Ihr Installateur sollte Ihnen helfen, den besten Standort für Ihr Windsystem zu finden. Einige allgemeine Überlegungen, die er mit Ihnen besprechen wird, sind:

Überlegungen zu den Windressourcen

Wenn man die kleine Windkraftanlage zum Beispiel auf der Spitze oder auf der windigen Seite eines Hügels aufstellt, profitiert man natürlich mehr als auf der windabgewandten (geschützten) Seite eines Hügels auf demselben Grundstück.

Auf ein und demselben Grundstück können unterschiedliche Windverhältnisse herrschen. Sie müssen nicht nur die jährlichen Windgeschwindigkeiten messen oder herausfinden, sondern auch die vorherrschenden Windrichtungen an Ihrem Standort kennen. Zusätzlich zu den geologischen Gegebenheiten müssen Sie auch vorhandene Hindernisse wie Bäume, Häuser und Schuppen berücksichtigen. Sie müssen auch künftige Hindernisse einplanen, z. B. neue Gebäude oder Bäume, die noch nicht ihre volle Höhe erreicht haben.

Systemüberlegungen

Es wird empfohlen, nur kleine Windturbinen in Betracht zu ziehen, die nach aktuellen Sicherheitsstandards getestet und zertifiziert sind. Achten Sie bei der Wahl des Standorts darauf, dass Sie genügend Platz haben, um den Turm, bzw. die Aufständerung zu Wartungszwecken zu heben und zu senken. Wenn Ihr Turm abgespannt ist, müssen Sie Platz für die Abspannseile vorsehen. Unabhängig davon, ob es sich um eine Inselanlage oder eine netzgekoppelte Anlage handelt, müssen Sie auch die Länge der Kabel zwischen der Turbine und der Last (Haus, Batterien, Wasserpumpen usw.) in Betracht ziehen. Durch den Leitungswiderstand kann eine beträchtliche Menge an Strom verloren gehen – je länger die Leitung ist, desto mehr Strom geht verloren. Wenn Sie mehr oder größere Kabel verwenden, steigen auch Ihre Installationskosten. Die Leitungsverluste sind größer, wenn Sie Gleichstrom (DC) anstelle von Wechselstrom (AC) verwenden. Bei einer langen Leitungsführung ist es daher ratsam, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.

Leistung kleiner Windradanlagen

Kleine Windkraftanlagen, die in Wohngebieten zum Einsatz kommen, haben in der Regel zwischen 400 Watt und 20 Kilowatt Leistung, je nachdem, wie viel Strom Sie erzeugen möchten.

Ein typisches Haus verbraucht etwa 6000 Kilowattstunden Strom pro Jahr. Je nach durchschnittlicher Windgeschwindigkeit in der Region ist eine Windkraftanlage mit einer Leistung von 5 bis 15 Kilowatt erforderlich, um einen wesentlichen Beitrag zu diesem Bedarf zu leisten. Eine 1,5-Kilowatt-Windturbine deckt den Bedarf eines Hauses mit einem monatlichen Stromverbrauch von 300 Kilowattstunden an einem Standort mit einer durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeit von 6,26 Metern pro Sekunde.

Ihr Installationsunternehmen wird Ihnen helfen, die Größe der Windkraftanlage zu bestimmen. Legen Sie zunächst ein Energiebudget fest. Da Energieeffizienz in der Regel billiger ist als Energieerzeugung, ist es wahrscheinlich kostengünstiger, den Stromverbrauch Ihres Hauses zu senken und die Größe der benötigten Windturbine zu reduzieren.

Die Höhe der Aufständerung einer Windkraftanlage wirkt sich auch darauf aus, wie viel Strom die Turbine erzeugen wird. Ein professioneller Installateur sollte Ihnen helfen, die erforderliche Turmhöhe zu bestimmen.

Schätzung des jährlichen Energieertrags

Eine Schätzung des jährlichen Energieertrags einer Windturbine (in Kilowattstunden pro Jahr) ist der beste Weg, um festzustellen, ob die Windturbine genug Strom für Ihren Bedarf erzeugen werden.

Der Installateur kann Ihnen dabei helfen, die zu erwartende Energieproduktion abzuschätzen. Der Hersteller verwendet eine Berechnung, die auf diesen Faktoren basiert:

• die Leistungskurve der jeweiligen Windkraftanlage
• durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit am Standort
• Höhe des Turms, bzw. der Aufständerung
• Häufigkeitsverteilung des Windes, d. h. eine Schätzung der Anzahl der Stunden, in denen der Wind während eines durchschnittlichen Jahres mit welcher Geschwindigkeit weht.

Der Installateur sollte diese Berechnung auch an die Höhenlage Ihres Standorts anpassen.

Netzgekoppelte kleine Windkraftanlagen

Kleine Windenergieanlagen können an das Stromverteilungssystem angeschlossen werden. Diese Anlagen werden als netzgekoppelte Systeme bezeichnet. Eine netzgekoppelte Windturbine kann Ihren Verbrauch von Strom aus dem Versorgungsnetz für Beleuchtung, Elektrogeräte, Heizung und Kühlung sowie zum Aufladen von e-Fahrzeugen verringern.

Wenn die Turbine nicht die benötigte Energiemenge liefern kann, gleicht der Energieversorger die Differenz aus dem Stromnetz aus. Wenn die Windkraftanlage mehr Strom produziert, als Ihr Haushalt benötigt, wird der Überschuss ins Stromnetz eingespeist. Dabei kann es entweder eine Vergütung des eingespeisten Stroms geben oder die Menge kann später dem Netz wieder entnommen werden. Letzteres bezeichnet man häufig als virtuelle Stromclouds.

Moderne netzgekoppelte Windturbinen arbeiten nur, wenn das Stromnetz verfügbar ist. Sie können allerdings auch bei Stromausfällen betrieben werden, wenn sie entsprechend konfiguriert sind. Dazu müssen sie zusammen mit einem Stromspeicher ein Heim-Mikronetz bilden, um Notstrom auch liefern zu können.

Netzgekoppelte Systeme können praktisch sein, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

1. Sie leben in einem Gebiet mit einer durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeit von mindestens 4 Metern pro Sekunde.
2. Der Strom des Energieversorger gelieferte Strom ist teurer als 15 Cent pro Kilowattstunde.
3. Die Installationskosten der Anschluss des Systems an das Netz des Energieversorgers liegen im üblichen Rahmen
4. Das örtliche Stromnetz verfügt über genügend Kapazität Energieeinspeiser aufzunehmen.

Der Energieversorger kann eine Liste der Anforderungen für den Anschluss einer Windakraftanlage an das Netz zur Verfügung stellen.

Windenergie in isolierten Netzen

Die Windenergie kann ebenso in isolierten, netzunabhängigen Systemen oder Microgrid-Systemen genutzt werden, die nicht an ein Stromverteilungsnetz angeschlossen sind. In diesen Anwendungsfällen können kleine Windkraftanlagen in Kombination mit anderen Komponenten – einschließlich einer kleinen Solaranlage – verwendet werden, um hybride Energiesysteme zu schaffen.

Hybride Stromversorgungssysteme können eine zuverlässige, netzunabhängige Stromversorgung für Häuser, Bauernhöfe oder sogar ganze Gemeinschaften (z. B. ein Wohnprojekt) bieten, die weit von den nächsten Versorgungsleitungen entfernt sind.

Ein netzunabhängiges Hybridstromsystem kann für praktisch sein, wenn die folgenden Punkte gegeben sind_

• Sie leben in einem Gebiet mit einer durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeit von mindestens 4 Meter pro Sekunde
• Ein Netzanschluss ist nicht verfügbar oder kann nur durch eine teure Stichleitung hergestellt werden. Die Kosten für die Verlegung einer Stromleitung zu einem abgelegenen Standort für den Anschluss an das Stromnetz können unerschwinglich sein
• Sie möchten vom Energieversorger unabhängig werden
• Sie möchten sauberen Strom erzeugen