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Kleinwindanlagen und KWKA

Kleinwindkraftanlagen dienen der Erzeugung von Strom und können auch neben den „klassischen“ Energieversorgern für die Produktion von Elektrizität genutzt werden. Des Weiteren sind sie geradezu prädestiniert für den Einsatz selbst an entlegenen Orten (Krisengebiete, Berghütten, Yachten, Ferienhäuser). Einen besonderen Vorteil bietet nicht nur die minimale Lärmbelästigung insgesamt, sondern vor allem auch ihre geringe Bauhöhe. Diese beträgt etwa zehn bis 20 Meter.

Klein-Windenergieanlagen in Deutschland (WEA)

Definition: Windbetriebene Anlagen mit einer Rotorfläche von weniger als 200 Quadratmetern bei 350 W/m² werden gemäß IEC-Norm 61400-2:2006 als Kleinwindkraftanlagen bezeichnet. Die Höchstleistung einer KWKA von 70 kW sowie eine Masthöhe von 20 Metern dürfen dabei nicht überschritten werden. Noch immer sind Großwindanlagen weitaus bekannter und kommen wesentlich häufiger zum Einsatz, aber auch Kleinwindkraftanlagen sind – Expertenmeinungen zufolge – auf dem Vormarsch.

Windkraft nutzen - praktische Beispiele Kleinwindkraftanlage

Modell eines Windrads

Hybridanlage Solaranlage und Windenergie

Mittlerweile haben sich zahlreiche KWKA-Modelle etabliert: beispielsweise die so genannten Niedrigenergie-Anwendungen, zu denen unter anderem auch der kathodische Schutz für Pipelines gehört. Hierbei liefert die Anlage die elektrische Ladung für die Röhrenoberfläche, wobei diese Elektrizität einer möglichen Korrosion entgegenwirkt.

Auch zum Pumpen von Wasser oder zum Kornmahlen leisten netzunabhängige Mini-Windkraftanlagen einen wichtigen Beitrag. Insbesondere Hybridanlagen (KWKA’s) erfreuen sich heute wachsender Beliebtheit. Diese so genannte Komplementär-Technologie vereint die Power der Sonnenenergie mit der wertvollen Windkraft und gewährleistet so ein Höchstmaß an Funktionalität.

Heute sind moderne Konstantspannungs- und Konstantfrequenz-Wechselstrom-Anlagen sogar in der Lage, dieselbe Leistung abzuliefern, wie große Windenergieanlagen. So bieten sich diese Anlagen geradezu an, um vor allem Regionen mit schlechter Infrastruktur mit Strom zu versorgen. Diese Verfahrensweise ist meist weitaus kostengünstiger, als Strom von (häufig unzuverlässigen) zentralen Anbietern in umliegenden, größeren Städten in Anspruch zu nehmen.

Klein-Windkraftanlagen Kosten

Im Hinblick auf die Kosten für Kleinwindkraftanlagen gilt im Allgemeinen der folgende Richtwert: pro erzeugter Kilowattstunde wird ein Preis von durchschnittlich 3.000 Euro veranschlagt.

Beispiel: Der finanzielle Aufwand für die Anschaffung einer Kleinwindkraftanlage mit fünf Kilowatt beträgt dementsprechend rund 15.000 Euro.

Weitere Kosten

Aber neben dem reinen Anschaffungspreis für die Kleinwindkraftanlage kommen weitere finanzielle Aufwendungen hinzu. So zum Beispiel

  • die Genehmigungs- und Anschlussgebühren,
  • die Fundamentkosten,
  • die Gebühren für die Speicherung
  • sowie der Kostenaufwand für anfallende Wartungen et cetera.

Investition Windkraft - Lohnt sich das?

Inwieweit rechnet sich nun eine solcher Investitionsaufwand? Diesbezüglich kommen gleich mehrere Faktoren zum Tragen: so sind zum Beispiel die jeweilige Einspeisevergütung von Bedeutung, aber auch der lokale Strompreis sowie der entsprechende Eigenverbrauchsanteil. Ebenfalls nicht unerheblich ist vor allem das Windaufkommen am entsprechenden Standort.

Einspeisevergütung für Kleinwindanlagen

Grundsätzlich gilt: je größer und somit leistungsstärker eine Kleinwindanlage ist, desto früher wird sich ihre Anschaffung rentieren. Pro erzeugter Kilowattstunde erhält der Betreiber eine Einspeisevergütung in Höhe von 9,2 Cent; derselbe Ertrag also, wie bei großen Windkraftanlagen (WEA). Dies ist allerdings nur in den ersten fünf Jahren der Fall. Denn danach beträgt laut EEG die Grundvergütung nur noch 5,02 Cent / kWh.

In einigen Bundesländern will man noch mehr für die Verbreitung von Kleinwindkraftanlagen tun. So sollen nicht nur die staatlichen Förderungen attraktiver gestaltet und im Zuge dessen schrittweise angehoben werden. Sondern auch die Genehmigungsverfahren, die üblicherweise sehr langwierig sind, sollen weniger bürokratisch gestaltet werden.

Je stürmischer die Witterungsverhältnisse, desto höher ist auch der Ertrag. Ist die Kleinwindkraftanlage in einer wenig bebauten Region platziert, ist ein direkter Einfluss des Windes auf die Rotoren gewährleistet. Gleichwohl gilt: je höher die Position der Anlage, desto rentabler ist sie.

Beispielrechnung zum Kostensparen:

Generell geht man davon aus, dass Kleinwindkraftanlagen durchschnittlich etwa einen Jahresertrag von bis zu 100 kWh erzeugen. Vorausgesetzt, die Kilowattstunde kostet rund 0,20 Euro, so beträgt die jährliche Ersparnis circa 20 Euro:

100 kWh x 0,20 Euro = 20 Euro

In Relation zu einem Anschaffungspreis von 3.000 Euro betrachtet, und unter der Voraussetzung, dass der Strompreis dauerhaft unverändert bliebe, ergibt sich ein Amortisierungszeitraum von 15 bis 25 Jahren.

Hinzugerechnet werden müssen jedoch auch mögliche Wartungs- oder Reparaturkosten. Ebenfalls ist zu berücksichtigen, dass viele Stromversorger mittlerweile einen Mietzins für den zusätzlichen Einspeisezähler in Rechnung stellen. Zugleich ist aber in Fachkreisen von zu erwartenden, sinkenden Anschaffungskosten für Kleinwindkraftanlagen die Rede. Und dies wiederum hätte zur Folge, dass sich der Amortisierungszeitraum noch weiter reduziert.

Landschaft mit Windrädern

Anlage Windenergie: Kleinwindkraftanlagen Genehmigung, Errichtung und Betrieb

Um überhaupt erst eine Kleinwindkraftanlage errichten zu können, müssen unterschiedliche Voraussetzungen erfüllt sein.

In erster Linie ist hier die Wahl des optimalen Standortes zu nennen.

Das betreffende Gebäude sollte zur Hauptwindrichtung hin offen sein, sodass der Wind nicht durch Bäume, Häuser oder ähnliche Dinge abgelenkt wird. Zu beachten ist, dass höhere Hindernisse die Kleinwindkraftanlage um mindestens acht bis zehn Meter überragen sollten, sofern diese in einem Umkreis von weniger als 150 Metern positioniert sind. Denn nur so kann das Optimum an Leistung erzielt werden. Dementsprechend schwierig gestaltet sich folglich auch die Errichtung einer KWKA in Wohngebieten. Die Windbedingungen sind hier vergleichsweise schwierig, und auch mögliche Windturbulenzen können auf Dauer eine Beeinträchtigung der Funktionalität der Kleinwindkraftanlage verursachen.

Ob die Errichtung einer KWKA jedoch bewilligt wird, hängt in erster Linie von den lokalen Baubehörden ab. (Außer in Hessen und Nordrhein-Westfalen sind Kleinwindkraftanlagen unter bestimmten Gegebenheiten sogar genehmigungsfrei.)

Standorte von Windkraftanlagen - Installation Klein Windkraftwerk

In der Regel ist es möglich, die Windkraftanlage selbst aufzustellen. Fachkundige Unterstützung sowie ein Kran bzw. eine Hebebühne sollten jedoch nicht fehlen. Die Unterkante des Rotors muss mindestens einen halben Meter oberhalb von Dachkanten, Giebel, Bäumen et cetera stehen. In bewohnten Wohngebieten, engen Tälern oder in windabgewandten Bereichen sollten KWKA’s deshalb nicht errichtet werden.

Sowohl eine (Flach-)Dachmontage ist möglich, als auch die Befestigung an der Fassade eines Gebäudes. Wird die Anlage hingegen auf dem Freiland aufgestellt, gilt es, ein Betonfundament zu errichten, in welches später der Tragmast positioniert wird. Entscheidende Faktoren sind dabei stets die Tragkraft von Boden, Wand oder Dach sowie ein fundierter Blitzschutz. Zugleich muss ein Wasserabfluss vom Fundament gewährleistet sein, damit die Befestigung nicht auf Dauer korrodieren kann.

Zusätzlich muss – insbesondere bei einer Befestigung auf dem Dach – in Anlehnung an die Schwingungsfrequenzen auch die richtige Schallisolierung gewählt werden. Ebenso wichtig sind die optimale Lastenverteilung sowie die Schaffung von Freiwegen, um jederzeit ausreichenden Raum für Wartungen und Reparaturarbeiten zu lassen.

Vergleich HAWT (Horizontalachsenwindturbine) und VAWT (Vertikalachsenwindturbine)

Bei KWKA’s unterscheidet man zwischen vertikalen und horizontalen Anlagen. Bei Ersteren befinden sich Getriebe, Generator und Co. am Boden der Anlage. Anders also, als bei der horizontalen Kleinwindkraftanlage. Beide Varianten zeichnen sich durch einen äußerst niedrigen Lärmpegel aus, wohingegen die Effizienz bei horizontalen Anlagen (HAWT) dennoch als weitaus höher bewertet wird. Insbesondere ihre Wartung ist meist recht aufwendig. So ist auch hier die HAWT der VAWT weit voraus.

Im Hinblick auf die Windrichtung ist eine separate Ausrichtung der vertikalen Anlage nicht erforderlich. Die horizontale Anlage hingegen muss jeweils der Windrichtung nachgeführt werden. Ein entscheidender Vorteil der HAWT ist zwar die hohe Langlebigkeit. Ein gravierender Vorteil der horizontalen Anlage ist hingegen die Tatsache, dass sie selbst in Regionen aufgestellt werden kann, in denen häufig mit turbulenten Windströmungen zu rechnen ist. Sie generieren selbst bei schwachem Wind Strom, müssen aber bei stärkerem Wind nicht abgestellt werden.

Windenergie nutzen - Vorteile und Nachteile Kleinwindanlagen

Vorteile und Nachteile bei der Anschaffung bzw. Errichtung von Kleinwindanlagen (KWKEA's)

Fazit: Strom aus Wind

Kleinwindanlagen sind also eine durchaus attraktive Investition in eine ökologische Zukunft. Vermutlich wird der Kleinwindraftanlagen-Markt in den nächsten Jahren schneller wachsen. Damit werden die Kosten für KWEA's sinken und die Rentabilität zukünftig weiter zunehmen.