Kleine Windräder


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Kleines Windrad auf dem Dach?

Mit einem kleinen Windrad können Privatleute und Gewerbebetriebe verbrauchsnah selbst Strom erzeugen. Die Leistung eines Windrads für den Privatgebrauch liegt in der Größenordnung einer privaten PV-Anlage. Doch für die Aufstellung eignet sich das Hausdach kaum.
Patrick Jüttemann berichtet.

210 Patrick Jüttemann

Patrick Jüttemann | Betreiber des Portals www.klein-windkraftanlagen.com

(13. Dezember 2013) Die Sinnhaftigkeit einer kleinen Windkraftanlage hängt stark vom jeweiligen Standort ab. Bei Solaranlagen können die Standortvoraussetzungen einfach überprüft werden: Wenn das Dach eine Montage der Solarmodule in südliche Richtung erlaubt, die Statik des Daches geeignet ist und keine Verschattung der Solaranlage vorliegt, sprechen die Fakten für die Installation eines kleinen Sonnenkraftwerks. Komplizierter ist der Standortcheck bei kleinen Windrädern. Das gilt vor allem für die Ermittlung der Windverhältnisse vor Ort, die entscheidend für die Stromerträge sind.

210 kleines Windrad

Genug Wind im Garten?

Man würde eine Solaranlage nicht installieren, wenn das Dach aufgrund eines großen Baumes im Sommer meistens im Schatten liegt. Ohne Sonne, kein Strom. Das Gleiche gilt für Windräder: Nur Standorte, die nicht im Windschatten von Hindernissen liegen, kommen in Frage. Ohne Wind, kein Strom.

Häufig überschätzen private Hausbesitzer die Windbedingungen des eigenen Grundstücks. Das gilt vor allem für Lagen mitten im Siedlungsgebiet. Der Wind strömt parallel zur Erdoberfläche. Je geringer die Entfernung zum Boden, desto stärker wirken sich Objekte auf der Erdoberfläche auf den Wind aus. Ein Kennzeichen von Kleinwindkraftanlagen ist die geringe Aufstellungshöhe bis rund 30 Meter. Privat betriebene Anlagen werden eher niedrig aufgestellt zum Beispiel auf einem zehn Meter hohen Mast oder auf einem Dach. Standorte mitten im Wohngebiet sind deshalb oft ungeeignet, weil aufgrund der umgebenden Häuser und Bäume der Wind nicht nur schwach, sondern auch verwirbelt und turbulent ist. Ein Windgenerator benötigt laminare, das heißt stetige Windströmung, turbulenter Wind kann vom Rotor schlecht genutzt werden.

Von großer Bedeutung ist die Windrichtung. In Deutschland sind die Westwinde entscheidend, das heißt die Hauptwindrichtung ist von West nach Ost. Es gibt auch lokale Abweichungen. Eine Solaranlage sollte aus südlicher Richtung frei angestrahlt, ein Windrad aus westlicher Richtung frei angeströmt werden. Wenn man vom geplanten Aufstellungsort des Windrads nach Westen schaut, sollten keine Hindernisse in Form von Gebäuden oder Bäumen vorhanden sein. Je höher das Hindernis, desto weiter weg muss sich das Windrad davon befinden. Freie Lagen, Standorte am westlichen Rand bebauter Gebiete oder Höhen- sowie Hanglagen können geeignet sein. Eine freie Anströmung aus westlicher Hauptwindrichtung herrscht oft bei landwirtschaftlichen Betrieben in Alleinlage.

Windrad auf dem Dach nur nach sorgfältiger Überprüfung

Die Montage eines Windrads auf einem freistehenden Mast oder Turm sollte einer Dachmontage vorgezogen werden. Zum einen aufgrund der Windströmung als Voraussetzung für das nutzbare Energiepotenzial. Der Gebäudekörper kann aufgrund seines Volumens ungünstige Windturbulenzen verursachen. Ein auf dem Boden stehender Mast ist sehr schmal, so dass der Wind nicht verwirbelt wird.

Störende Geräusche im Haus

Ein Windrad auf dem Dach kann im Gebäude unangenehme Geräusche verursachen. Sie stören vor allem in Wohn- und Geschäftshäusern, in denen sich Menschen häufig aufhalten. Bei Lagerhallen oder Scheunen kann eine etwaige Schallproblematik vernachlässigt werden. Nicht nur die Rotorgeräusche an sich, sondern die Körperschallübertragung auf das Gebäude als Resonanzkörper können störend wirken. Bestimmte Geräusche nimmt man nur dann wahr, wenn man sich im Gebäude befindet. Ob Systeme für die Körperschallentkopplung funktionieren, weiß man erst nach der Installation. Jedes Gebäude reagiert anders. So manches Mini-Windrad wurde vom Dach wieder abgebaut, weil die Bewohner sich gestört fühlten. Wichtig ist ein Stoppschalter, der über eine Bremse den Rotor sofort zum Stillstand bringt. Wenn nachts ein Sturm aufkommt und die Nachtruhe durch das Windrad gestört werden sollte, kann mit dem Stoppschalter der Rotor abgebremst werden.

Die Statik des Daches und die Auswirkung eines Windgenerators müssen unbedingt geprüft werden. Durch das Gewicht und die Rotorvibrationen können Schäden am Gebäude entstehen. Je höher der auf dem Dach montierte Mast und je größer die Windangriffsfläche des Rotors, desto größer werden die wirkenden Kräfte. Neben dem Gewicht der Windturbine müssen die auf den Rotor wirkenden Windlasten als auch mögliche Schneelasten mit einbezogen werden. Die Bewährungsprobe wird bei starkem Sturm erfolgen. Eine große Lagerhalle mit Flachdach am Rande eines Industriegebiets ist ein besserer Dachstandort, als das Einfamilienhaus mit Giebeldach im Wohngebiet. Die günstigste Lösung ist meist ein freistehender Mast.

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Positives Beispiel: Freie Lage mit Mast-Aufstellung

Die Wirtschaftlichkeit eines Kleinwindrads hängt essenziell von der Windgeschwindigkeit ab, wie das folgende Beispiel zeigt. Gehen wir von einem freiliegenden Gehöft aus. Mittlere Jahreswindgeschwindigkeiten ab vier m/s als Voraussetzung sind dann realistisch.

Angenommen, eine am Markt angebotene Kleinwindanlage mit 5,5 Kilowatt Nennleistung (bei 11 m/s Wind) kostet inklusive 20 Meter hohem Mast rund 35.000 Euro. Die spezifischen Investitionskosten pro Kilowatt Leistung betragen somit rund 6.300 Euro. Bei einer mittleren Jahreswindgeschwindigkeit von vier m/s produziert die Windturbine 5.500 Kilowattstunden Strom, bei fünf m/s Wind 9.900 Kilowattstunden Strom pro Jahr. Geht man von einer Betriebszeit von 20 Jahren aus, so beträgt die Stromproduktion 110.000 Kilowattstunden bei vier m/s und 198.000 Kilowattstunden bei fünf m/s. Bei Windverhältnissen von vier m/s kostet der eigene Windstrom dann 31, 8 Cent pro Kilowattstunde, bei starkem Wind von fünf m/s rund 18 Cent pro Kilowattstunde. Wenn der Strom selbst verbraucht wird und günstiger als der Preis des Stromversorgers ist, kann man Geld sparen. Dabei sollte man die in Zukunft zu erwartenden Strompreissteigerungen mit berücksichtigen.

Preise und Hersteller

Die Kosten einer schlüsselfertigen Kleinwindanlage bewegen sich zwischen 3.000 und 9.000 Euro pro Kilowatt installierter Leistung. Das ist deutlich mehr als die knapp 1.500 Euro, die eine Solarstromanlage pro Kilowatt derzeit kostet. Das Angebot an kleinen Windturbinen in Deutschland ist vielfältig und schwer zu überblicken. Einen guten Überblick gibt die Broschüre: „Kleinwind-Marktreport“.

210 Titelbild Kleinwind-Marktreport

Kleinwind-Marktreport mit Hersteller-Empfehlungen | ISBN 300599850 | 24,99 Euro | Telefon 0237-960420 | www.klein-windkraftanlagen.com

Genehmigung

Im Gegensatz zu Solaranlagen benötigt man für ein kleines Windrad oft eine Baugenehmigung. Kleinwindkraftanlagen können Geräusche und Schattenschlag verursachen. Vor der Kontaktaufnahme mit dem lokalen Bauamt sollte man mit den Nachbarn über das Kleinwindrad sprechen. Beschwerden durch unmittelbare Anwohner können zu einer Verhinderung des Kleinwindkraft-Projekts führen.

Wichtigste Gesetzesgrundlagen sind die einzelnen Landesbauordnungen. In jedem Bundesland herrschen andere Rahmenbedingungen für die Aufstellung einer kleinen Windkraftanlage. Manche Länder erlauben für sehr kleine Anlagen bis maximal zehn Metern Höhe eine Installation ohne Genehmigung, um die bürokratischen Hürden zu verringern. Eine Rechtssicherheit für den dauerhaften Betrieb des Windgenerators besteht dann allerdings nicht, das gewährleistet nur eine ordentliche Baugenehmigung. Bei einer geringen Aufstellungshöhe unter zehn Metern sollte man besonderes Augenmerk auf die Windverhältnisse richten. Je näher am Boden, desto schwächer der Wind.

Eigene Motive ergründen: Was bezwecke ich mit dem Kleinwindrad?

Die Gründe für das Interesse an einer Kleinwindanlage sind sehr unterschiedlich. Während für private Betreiber oft Unabhängigkeit in der Stromversorgung, ökologische Motive und Technikinteresse im Vordergrund stehen, steht bei gewerblich betriebenen Kleinwindanlagen oft die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Die Einsparung von Stromkosten ist für private Betreiber nur an sehr windstarken Standorten möglich und die Ausnahme. Das hängt vor allem mit den höheren spezifischen Investitionskosten von Windgeneratoren geringerer Leistung zusammen. Wer als Verbraucher vor allem aufs Geld schaut, der sollte besser in einen auf Rendite ausgelegten Bürgerwindpark investieren.

Gewerblich betriebene Anlagen mit einer Leistung über 5 kW können bei hoher mittlerer Jahreswindgeschwindigkeit und hohem Eigenverbrauch des Stroms wirtschaftlich sein. Das ist dann der Fall, wenn der selbst produzierte Windstrom günstiger als der Strompreis des Versorgers ist. Allgemein ist nur der Selbstverbrauch des Stroms von Kleinwindkraftanlagen wirtschaftlich sinnvoll, da es für die Einspeisung weniger als 9 Cent pro Kilowattstunde gibt.

Wer als privater Hausbesitzer ein frei gelegenes und windstarkes Grundstück hat und umweltfreundlich Strom für den Eigenverbrauch produzieren möchte, kann sich näher mit dem Thema Kleinwindkraft beschäftigen. Das Hausdach im Wohngebiet gehört in der Regel nicht zu den optimalen Standorten.

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