Kleinwind: Alles was man wissen muss

Technik

Windanlagen. - Die Kleinturbinen eigenen sich vorallem für kleine Gewerbebetriebe und Bauernhöfe, dievor Ort einen hohen Eigenverbrauch realisieren können. Planern und Installateuren bieten sich dadurch neue Einnahmequellen. Aber auf was gilt es zu achten?

12. Juni 2013

Die technischen Daten der im Text erwähnten Kleinwindanlage Lely Aircon 10 stehen hier zum Download.

Dem Bundesverband Windenergie zufolge interessieren sich immer mehr Verbraucher für Kleinwindanlagen. Allerdings ist das Angebot noch unübersichtlich. Handwerker oder Planer haben es mitunter schwer, die Angebote zu vergleichen, weil nicht alle Herstellerangaben standardisiert sind. Dabei lassen sich falsche Angaben leicht entlarven, wenn man die Maße der Anlage kennt. Denn die Energie, die ein Windrad maximal liefern kann, hängt von der Fläche ab, die die Rotorblätter abdecken. „Durchschnittlich 300 bis 350 Watt Leistung pro Quadratmeter sind realistisch“, sagt Mersid Huskic vom Windanlagenbauer PSW Energiesysteme in Celle. Weitaus höhere Werte sollten stutzig machen. Einige Anbieter versuchen ihre Anlagen auch aufzuwerten, indem sie die Leistung bei 20 Metern pro Sekunde oder ähnlich angeben. Das entspräche 8 bis 9 Windstärken.

In küstennahen Regionen wie Nord- und Ostfriesland sind laut PSW durchschnittliche Windgeschwindkeiten von 5 bis 6 Meter pro Sekunde üblich. Im Binnenland ist eher mit 3,5 bis 4,5 Meter pro Sekunde zu rechnen. Laut PSW kann eine Anlage mit einer Leistung von 5 kW und einer Nabenhöhe von 17 Meter bis zu 20.000 kWh jährlich erzeugen, je nach Standort und Rotordurchmesser. Die Erträge können in der Praxis stark variieren, daher rät PSW im Zweifelsfall dazu, die Windverhältnisse an dem geplanten Standort vor Baubeginn über einen längeren Zeitraum zu erfassen und auszuwerten. Erst danach sollte entschieden werden, ob tatsächlich wie vorgesehen gebaut wird oder nicht. „Wir bieten Interessenten die Möglichkeit, bei uns Windmessgeräte zu erwerben, um die nötigen Daten vor Ort für drei bis sechs Monate erfassen zu können, so Huskic. „So lässt sich im Vorfeld klären, wo die Aufstellung einer Anlage sinnvoll ist und ob sie an dem geplanten Standort wirtschaftlich betrieben werden kann.

Die Modellreihe EN-Drive 2000 von PSW umfasst vier Anlagentypen von 5 bis 14,5 kW Nennleistung und Rotordurchmessern von 6,2 bis 8,5 Meter; die Anlagen sind in drei Bauhöhen mit 10 bis 21 Meter lieferbar. Moderne Kleinwindanlagen mit Horizontalrotoren erreichen nach Angaben des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (Iwes) in Kassel unabhängig vom Hersteller im Durchschnitt einen Wirkungsgrad von 40 Prozent und mehr. Vertikalanlagen kommen demnach auf rund 30 Prozent. „Das entspricht dem Stand der Technik und ist üblicherweise für Kleinwindanlagen auch ausreichend, so Paul Kühn vom Fraunhofer Iwes. Seiner Ansicht nach sollte vor der Kaufentscheidung für eine Kleinwindanlage nicht nur der Wirkungsgrad betrachtet werden. Wichtiger sei es, einen Anlagenstandort zu finden, der langfristig die bestmöglichen Erträge liefern könne.

„Das ist die Hauptherausforderung: einen Standort zu haben, der über die Laufzeit der Anlage ausreichend Wind zur Verfügung hat, um das Windrad optimal betreiben zu können.“ Bislang muss der Anlagenbetreiber diese Standortsuche aus eigener Tasche finanzieren und entsprechende Gutachten in Auftrag geben. Künftig wird die Arbeit voraussichtlich etwas einfacher sein. Das Institut plant im Auftrag des Bundesumweltministeriums eine Untersuchung zum Potenzial für den Betrieb von Kleinwindanlagen im gesamten Bundesgebiet. Der Start soll in Kürze erfolgen.

Das Gesamtpotenzial bezüglich Flächen und Ertrag wird unter Berücksichtigung der Windverhältnisse und der bestehenden Flächennutzung untersucht. Zudem strebt das Institut die Einführung einheitlicher und damit vergleichbarer Herstellerangaben an. Beim Kauf einer Waschmaschine können Verbraucher anhand des Stromverbrauchs erkennen, welche Qualität das Gerät hat und diesen Wert zum Vergleich mit anderen Angeboten verwenden. Bei Kleinwindanlagen geht das nicht. Die Hersteller geben die technischen Daten der Anlagen nicht selten in verschiedenen Maßeinheiten an, sodass sie nicht miteinander verglichen werden können. Das muss sich ändern, sagt Kühn. Analog zum Stromverbrauch der Waschmaschine könnte bei Windanlagen die Rotorfläche als Vergleichskriterium dienen. Darum strebt das Fraunhofer Iwes jetzt an, dass Hersteller in Zukunft vergleichbare Werte in den technischen Datenblättern auflisten. Erreichen lässt sich das unter anderem durch die Einführung eines Siegels beziehungsweise eines Zertifikats, das für alle Hersteller verbindlich ist. Nach Angaben des Bundesverbandes Windenergie haben einige Anbieter ihre Anlagen bereits zertifizieren lassen.

Wie viele Kleinwindräder es in Deutschland inzwischen gibt, ist unbekannt. Schätzungen liegen zwischen 4.000 und 10.000 Anlagen mit durchschnittlich 1,5 kW Nennleistung, heißt es beim Bundesverband Kleinwindanlagen. Der Markt war und ist eine Nische. Ob sich das in naher Zukunft ändern wird und in welchem Umfang, darüber streiten Experten. Wie bei den großen Windrädern entscheiden auch bei den Kleinanlagen vier Faktoren über die Rentabilität der Investition: die Leistung, der Rotordurchmesser, die Referenzgeschwindkeit und die Windhöf-figkeit am Anlagenstandort. Als Faustformel gilt, dass je höher der Standort der Anlage liegt und je größer die Entfernung zur umliegenden Bebauung oder zu Bäumen ist, desto störungsfreier trifft der Wind auf den Rotor und desto mehr Ertrag erwirtschaftet die Anlage.

Bisher wird laut EEG der eingespeiste Strom aus Kleinwindanlagen genauso vergütet wie von konventionellen Windanlagen an Land: In den ersten fünf Jahren bei Inbetriebnahme 2013 mit 8,8 Cent je kWh, dann wird die Vergütung für die folgenden fünfzehn Jahre drastisch reduziert auf rund 4,8 Cent. Zum Vergleich: Dänemark und Großbritannien haben spezielle Vergütungssätze von 25 bis 30 Cent pro kWh für Kleinwindräder. Nach Ansicht von Experten sollte die Bundesregierung die Technologie stärker fördern als bislang. Auch in der jüngsten EEG-Novelle wurde auf die Kleinwindräder keine gesonderte Rücksicht genommen. Bislang müssen sich die Anlagen allein durch die Menge des erzeugten Stromes bezahlt machen. Mit anderen Worten: Zu hohe Erwartungen dürfen die Betreiber nicht mitbringen. Strom aus Kleinwindanlagen ins Netz einzuspeisen macht angesichts der geringen Vergütung keinen Sinn.

„Die Anlagen rechnen sich vor allem für Anwendungen mit hohem Eigenverbrauch, sagt Dennis Kramer von Lely Aircon in Leer in Ostfriesland. „Der Großteil des erzeugten Stromes, etwa 70 bis 80 Prozent, sollte vor Ort verwendet werden. Viele Aircon-Anlagen würden von Landwirten betrieben, die mit der erzeugten Energie große Stromverbraucher vor Ort betreiben, so Kramer.

Das Modell Aircon 10 S mit einer Leistung von 10 kW und einer Nabenhöhe von 18 bis 30 Meter kann nach Unternehmensangaben bei einer Windgeschwindigkeit von 5,5 Meter pro Sekunde und einem Rotordurchmesser von 7,13 Meter einen Jahresertrag von mehr als 20.000 kWh erzeugen. Die genehmigungsrechtlichen Anforderungen für den Bau eines Kleinwindrades sind in einigen Bundesländern modernisiert und vereinfacht worden. Nach Angaben des Bundesverbandes Kleinwindanlagen arbeiten derzeit verschiedene Landesregierungen an Erleichterungen bei den Genehmigungsverfahren für Kleinwindanlagen. Schleswig-Holstein hat in einem Erlass den Betrieb von Anlagen bis 30 Meter Höhe für jedermann im Außenbereich ermöglicht. Nordrhein-Westfalen plant ebenfalls einen neuen Winderlass im Rahmen der Landesbauordnung. Leichter haben es Antragsteller in mittel- und süd-deutschen Bundesländern.

In Sachsen-Anhalt, Bayern, Baden-Württemberg und im Saarland ist in den Landesbauordnungen festgelegt, dass Kleinwindanlagen bis zu einer Höhe von 10 Meter nur anzeigepflichtig sind. Antragsteller sparen das Geld für einen Bauantrag sowie den Zeitverzug für das Genehmigungsverfahren. Die Regelungen des Baurechts müssen bei der Installation der Anlage aber trotzdem beachtet werden; besonders wichtig sind die Maßgaben für den Abstand der Anlage zu umliegenden Gebäuden. Der Verband erwartet, dass in den nächsten zwei Jahren hauptsächlich Anlagen zwischen 10 und 35 kW installiert werden, da der Genehmigungsaufwand im Vergleich zu kleineren Anlagen gleich groß ist. Das Fraunhofer Iwes hat im Internet ein Exel-Tool eingerichtet, um Standorte für Kleinwindräder auf ihre Wirtschaftlichkeit prüfen zu können. In die Berechnungen fließen unter anderem die Nabenhöhe, die Leistung der Anlage sowie die Windhöfigkeit an dem geplanten Standort ein. Online unter www.windmonitor.de > Service > Ertragsschätzung kleine Windanlagen.

Wind, Sonne und Erdwärme

Die Firma 3+Solar aus dem oberbayerischen Pemfling hat ein Konzept für ein sogenanntes Win-Sun-Volkskraftwerk entwickelt. In einem Fallbeispiel hat das Unternehmen mehrere Energieerzeugungsarten wie folgt kombiniert: Zwei Aufdachwindräder mit einer Leistung von zusammen 1,1 kW, eine PV-Anlage (12 kW peak), eine Solewärmepumpe mit 13 kW Heizleistung und Geocollect-Absorbermodulen sowie einen Akkuspeicher mit einer Kapazität von 11,2 kWh bzw. 5 kW. Je nach Standort und Energieverbrauch können Verbraucher so laut 3+Solar 40 bis 70 Prozent der benötigen Energie selbst erzeugen.

Die Windräder erzeugen demnach bei einer angenommenen Rotorfläche von 3 Quadratmeter jährlich 800 kWh Strom aus Windenergie.

Erschienen in Ausgabe: 04/2013