Aufgrund der ständig steigenden Stromkosten wird die Energieunabhängigkeit zu einem immer erstrebenswerteren Ziel. Der weit verbreitete Einsatz von Photovoltaikanlagen macht die Entwicklung von Alternativen für Menschen notwendig, die nicht in Staaten mit reichlich Sonnenlicht leben.
Der Einsatz von sogenannten Kleinwindkraftanlagen (KWA) oder Kleinwindenergieanlagen (KWEA), die Energie durch die Nutzung der Kraft des Windes erzeugen, wird immer beliebter.
Dabei handelt es sich um eine Windturbine, die überall aufgestellt werden kann, auch auf dem Dach deines Hauses oder in deinem Hinterhofgarten.
Ein Rotor wird vom Wind gedreht, und die dabei entstehende kinetische Energie wird von einem Windgenerator genutzt, um Gleichstrom zu erzeugen. Ein Wechselrichter wandelt diesen Strom in Wechselstrom um, den du dann in deinem Haus nutzen kannst, nachdem er umgewandelt wurde. Die Leistung einer Windkraftanlage wird als Nennleistung angegeben, und ein KWA Modell kann bis zu 5 Kilowatt Leistung erzeugen (diese Zahl kann jedoch je nach Windgeschwindigkeit und -richtung am Standort sowie dem Durchmesser der Rotoren variieren).
Es ist nicht möglich, eine allgemeine Schätzung für die Strommenge abzugeben, die von einer solchen Windkraftanlage im Laufe eines Jahres erzeugt werden kann, da dieser Faktor stark von den Windverhältnissen abhängt.
Die Kleinwindkraftanlagen
Es gibt vier verschiedene Arten von Windturbinen für Wohnhäuser, aus denen du auswählen kannst, wenn du als Hausbesitzer eine installieren möchtest.
Die sogenannten Darrieus- und Savonius-Rotoren eignen sich für den Bau einer kleinen Windkraftanlage durch den Eigenbau.
Bei der letztgenannten Konstruktion besteht der Rotor aus zwei halbkreisförmig gebogenen Blättern, die sich um eine vertikale Achse drehen.
Dadurch sind die Rotorblätter immer in einer für den Wind vorteilhaften Weise ausgerichtet, drehen sich aber sehr langsam. Das hat den Vorteil, dass sie sich dadurch auch unauffälliger bewegen.
Die Darrieus-Rotoren haben mindestens zwei Blätter, von denen jedes halbkreisförmig ist und an seinem Ende mit dem nächsten Blatt verbunden ist. Darüber hinaus drehen sie sich um eine vertikale Achse. Einer der Vorteile dieses Systems ist, dass es durch die Nutzung von Fallwinden auch Strom erzeugen kann.
Horizontalachsen-Windturbinen (HAWT) und Vertikalachsen-Windturbinen (VAWT) sind die beiden Möglichkeiten, die dir zur Verfügung stehen, wenn du eine kleine Windturbine hast, die direkt vom Hersteller gebaut wurde (VAWT). Die Rotorblätter einer HAWT drehen sich um eine Achse, die im Gerät horizontal liegt. Dadurch können sie sich je nach Richtung und Stärke des Windes selbst ausrichten.
Die Rotorblätter einer Windkraftanlage mit vertikaler Achse (VAWT) drehen sich während des Betriebs um eine vertikale Achse. Daher macht es keinen Unterschied, aus welcher Richtung der Wind weht; allerdings ist der Wirkungsgrad geringer als bei einer HAWT.
Eignet sich eine Windkraftanlage überhaupt für Zuhause?
Herbst und Winter sind die windigsten Jahreszeiten in Deutschland, und es ist möglich, diesen Wind in eine Quelle für erneuerbare Energie umzuwandeln. Zahlreiche Hausbesitzer/innen sind bereits mit dem Konzept vertraut, ihren eigenen Strom durch die Nutzung von Solarenergie zu erzeugen: Mit Hilfe der Sonne ist es möglich, vor allem in den Frühlings- und Sommermonaten den eigenen Strom zu erzeugen.
Das ist auch mit sogenannten „Kleinwindrädern“ möglich, die je nach Größe ganz einfach zu Hause im Garten oder sogar auf dem Balkon installiert werden können. Und das kann potenziell sehr profitabel sein: Bevor du die Rentabilität einer solchen Anlage bestimmen kannst, musst du zunächst die vorherrschenden Windverhältnisse an deinem Standort untersuchen und bewerten. Denn die Menge des erzeugten Stroms hängt von der Windkraft ab, die wiederum von einer Reihe von Faktoren abhängt.
Preise und Kosten für eine Windkraftanlage für Zuhause
Windenergie ist eine Form der erneuerbaren Energie und eine sehr umweltfreundliche Methode zur Stromerzeugung. Allerdings ist der Preis für private Nutzer ziemlich hoch.
Der Preis für ein Kilowatt Strom liegt in der Regel bei 5.000 Euro, aber je nach Kapazität der Anlage kann er zwischen 3.000 und 10.000 Euro liegen. Deshalb sind die anfänglichen Investitionskosten für eine kleine Windturbine relativ hoch und können je nach der jährlichen Strommenge, die die Turbine erzeugen soll, sehr unterschiedlich sein.
Es wird empfohlen, etwa drei Prozent der Gesamtkosten deiner Anlage für die regelmäßige Wartung und Instandhaltung zurückzustellen. Die Erzeugung von Solarenergie durch Photovoltaikanlagen ist im Vergleich dazu deutlich kostengünstiger.
Hier ist mit Kosten von etwa 1.000 bis 1.500 Euro zu rechnen, und diese Kosten werden pro Kilowatt installierter Leistung berechnet. Generell ist es daher sinnvoll, zuerst über die Installation einer Photovoltaikanlage nachzudenken und die Kleinwindkraftanlage eher als Ergänzung für die Herbst- und Wintermonate zu sehen, wenn es draußen weniger hell ist.
Es gibt zweifelsohne kleinere Windkraftanlagen, die eine höhere Leistung zu geringeren Kosten garantieren: Das geht jedoch auf Kosten der Qualität und kann dich auf lange Sicht erheblich mehr Geld kosten, wenn laufende Reparaturen anfallen oder die Anlage selbst ersetzt werden muss. Denn eines darf nicht vergessen werden: Eine Windkraftanlage ist regelmäßig großen Kräften ausgesetzt, und die vielen beweglichen Teile müssen dem standhalten können. Daher sind die Konstruktion und die Qualität einer Windturbine von größter Bedeutung für ihren langfristigen Ertrag.
Vertikale-Mini-Windkraftanlagen: Perfekt für das Zuhause
Die Windverhältnisse für die Windkraft in bebauten Gebieten und auf Dächern sind aufgrund von Windturbulenzen schwierig. Vertikale Windturbinen hingegen sind Alleskönner für dicht bebaute Gebiete. Solche Windkraft Kleinanlagen zeichnen sich durch eine ganz besondere Konstruktion aus: Hier ist der Motor in der Regel an der unteren Seite der Windkraftanlage angebracht und die halbkreisförmig gebogenen Rotorblätter drehen sich darüber um eine vertikale Achse.
Die wichtigsten Vorteile einer vertikalen Windturbine sind der 360-Grad-Luftstrom und der leise Betrieb.
Turbulente Luftströmungen, die oft in dicht bebauten Wohngebieten auftreten oder durch Hindernisse wie Bäume oder andere Gebäude verursacht werden, stellen für diese Art von Windkraftanlage kein Problem dar. Die optimale Montagehöhe beginnt hier bei etwa drei Metern über dem Boden.
Lohnen sich Windräder erst bei starkem Wind?
Das weit verbreitete Missverständnis, dass Windturbinen nur dann ausreichend Energie erzeugen können, wenn viel Wind weht, hält an. Diese Annahme gilt heute aufgrund der Entwicklung fortschrittlicher und leistungsstarker Turbinen als überholt. Heutzutage reicht schon eine leichte Brise aus, um Strom zu erzeugen.
Ähnlich wie bei der Photovoltaik und der Batteriespeicherung schreitet diese Technologie kontinuierlich voran, so dass bei modernen Windturbinen bereits Windstärke 2 ausreicht, um Energie zu erzeugen (das entspricht 6 bis 11 Kilometern pro Stunde oder 1,6 bis 3,3 m/s). Bei einer Windgeschwindigkeit von 29 bis 38 Kilometern pro Stunde, was 8,0 bis 10,7 Metern pro Sekunde entspricht, ist die maximale Kapazität bereits erreicht.
Windkraft als sinnvolle Ergänzung zur Photovoltaikanlage für das Zuhause
Du willst dich von dem Unternehmen, das deinen Strom liefert, unabhängiger machen? Dann ist eine Windkraftanlage vielleicht die beste Option für dich. Nur wenn du eine Windturbine zur Stromerzeugung in den sonnenarmen Stunden des Tages einsetzt, ist gewährleistet, dass die benötigte Strommenge produziert wird und der Speicher gefüllt wird. Daher ist es möglich, durch eine symbiotische Beziehung zwischen Photovoltaik, Windkraftanlage und einem Batteriespeichersystem eine Autarkie von bis zu einhundert Prozent zu erreichen.
Vor der Investition in Windkraft: Die Windverhältnisse prüfen
Allerdings reichen die Geschwindigkeiten nur in bestimmten Gebieten für einen rentablen Betrieb auch in geringen Höhen aus. Ein Blick in den Bayerischen Windatlas zeigt, dass die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in zehn Metern Höhe etwa vier Meter pro Sekunde beträgt. Die Rentabilitätsschwelle liegt jedoch bei einer Windgeschwindigkeit von 4,5 Metern pro Sekunde.
Die folgende Berechnung zeigt, wie groß der Einfluss der Windgeschwindigkeit auf den Energieertrag ist: Eine Verdoppelung der Windgeschwindigkeit erhöht den Energieertrag um das Achtfache.
Im Umkehrschluss bedeutet das: Ist die Windgeschwindigkeit nur halb so hoch, verringert sich der Energieertrag um das Achtfache. Wenn du also als Privatperson darüber nachdenkst, eine Mini-Windkraftanlage auf deinem Grundstück zu installieren, solltest du es dir zweimal überlegen und die Windverhältnisse genau analysieren. Bäume und Gebäude sind Hindernisse, die die Energieausbeute erheblich verringern.
Brauche ich eine Genehmigung für die Installation einer Windkraftanlage für mein Zuhause?
Generell lässt sich sagen, dass horizontale Kleinwindkraftanlagen mit ein- bis dreiflügeligen Rotoren, wie man sie von großen Windkraftanlagen kennt, deutlich mehr Strom erzeugen als vertikale Modelle, die aussehen, als kämen sie aus der Zukunft.
Sollte eine umfassende Windanalyse tatsächlich zu dem Ergebnis kommen, dass die Installation einer Windkraftanlage auf dem Grundstück vorteilhaft wäre, gilt es auch, die baurechtlichen Hürden für eine Gesamthöhe von mehr als zehn Metern zu überwinden. Andererseits ist für den Bau von Windkraftanlagen, die weniger als zehn Meter hoch sind, keine Baugenehmigung erforderlich.
Trotzdem ist es in diesem Fall unbedingt notwendig, sich frühzeitig mit der zuständigen Baubehörde und den Nachbarn in Verbindung zu setzen. Mit kleinen Windkraftanlagen kommst du nicht sehr weit, obwohl die Windenergie für das Gelingen der Energiewende von großer Bedeutung ist.
Sie produzieren eher magere Erträge zu relativ hohen Kosten und erfordern daher eine gehörige Portion Idealismus auf Seiten der Nutzer/innen. Es gibt Berechnungen, die besagen, dass man 12.000 kleinere Windturbinen bauen müsste, um eine große Windkraftanlage zu ersetzen.
