Kleinwindanlage mit horizontalem Rotor

Kleinwindanlagen – für wen sie sich eignen und was man wissen sollte

Mit Windrädern wurde schon im vorindustriellen Zeitalter an vielen Orten Energie erzeugt – kostengünstig und umweltfreundlich. Eine Kleinwindanlage im heutigen Sinn muss gut geplant sein. Wir wollten mehr erfahren über die kleinen Windräder und deren Vorteile und haben uns dazu auch mit Patrick Jüttemann, einem Experten für Kleinwindanlagen, unterhalten.

Die Erzeugung von nutzbarer Energie durch die Kraft des Windes wird von den Menschen schon seit vielen hundert Jahren praktiziert. Getreidemühlen, Wasserpumpen oder auch der größte Teil der Schifffahrt wurden bis vor etwa 150 Jahren mit Windenergie betrieben. Dann entdeckte man die Nutzung von Kohle und Öl – der Wind, dessen Energie nicht konstant und überall zur Verfügung steht, war unpraktisch geworden. Inzwischen steht außer Frage, dass die Nutzung fossiler Energien reduziert werden muss, sonst droht das Klima zu kippen, mit gefährlichen Folgen für das Überleben der Menschheit. Der Umstieg auf erneuerbare Energiequellen ist das Gebot der Stunde und Windkraft ein wichtiger Teil dieses Ziels. Bisher steht dabei die Nutzung großer Windkraftanlagen auf exponierten Lagen an Land oder im offenen Meer im Vordergrund. Weil aber all die bisher vollzogenen Maßnahmen für das Ziel klimaneutraler Energieerzeugung nicht ausreichen, sucht man weitere Nischen und eine könnten sogenannte Kleinwindanlagen sein. Die auf niedrigen Masten montierten Rotoren haben vielfältige Formen und können dezentral eingesetzt werden, benötigen aber auch geeignete Standorte und erzeugen nur eine kleine Menge Strom. Welchen Beitrag zum Umstieg auf Erneuerbare Energien können Kleinwindanlagen also wirklich leisten? 

Inhalt

Windenergie im deutschen Stromnetz

Die Stromversorgung in Deutschland hat sich in den vergangenen 20 Jahren extrem verändert. Der Anteil an Erneuerbaren Energien ist enorm gewachsen. Im Jahr 2000 lag der Wert noch bei rund sechs Prozent. Heute stammen etwa 46 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energiequellen. Fast die Hälfte davon – ca. 131 Terawattstunden pro Jahr – wird mittels Windenergie erzeugt, dicht gefolgt von Photovoltaik und Biomasse. 

Eine Kleinwindanlage – was ist das eigentlich?

Je nördlicher man kommt, desto mehr Fläche wird für Windenergie genutzt. Was im Süden mit Solarenergie erzeugt wird, das bringt in der Mitte und im Norden die Windenergie. In manchen Regionen Bayerns findet man nur 0 bis 50 Anlagen pro 1.000 Quadratkilometer. In Niedersachsen oder Schleswig-Holstein stehen zum Teil 1.000 Anlagen auf dieser Fläche. Der Grund ist das weitaus höhere Windpotenzial im Norden Deutschlands, aber auch die unterschiedlichen Abstandsregelungen und Siedlungsstrukturen der Bundesländer. (1)

So wie immer mehr Gebäude mit Photovoltaikanlagen ausgestattet werden, steigt auch die Zahl der Kleinwindanlagen im gewerblichen wie privaten Bereich. Der Unterschied zu den großen Anlagen liegt auf der Hand: die Größe. Die Masten von Kleinwindanlagen sind schmaler, deutlich niedriger (im privaten Bereich meist sogar unter 10 Meter) und die Rotorblätter viel kleiner. Manche Anlagen erinnern mehr an futuristische Turbinen als an Windräder. Die Folge: Sie fallen praktisch nicht auf und gerade diese Unsichtbarkeit steigert die Akzeptanz in der Bevölkerung. Weiterer Pluspunkt: Kleinwindanlagen lassen sich relativ unkompliziert installieren, denn: „In manchen Bundesländern sind Anlagen mit einer Höhe bis zu 10 Metern genehmigungsfrei“, berichtet Patrick Jüttemann, Experte und Fachautor für Kleinwindanlagen.(2)

Kleinwindanlagen unterscheiden sich von den großen Windrädern durch die Leistung und werden demgemäß in drei Klassen eingeteilt:

  • Mikrowindanlagen verfügen über eine Leistung von bis zu 5 kW.
  • Miniwindanlagen über 5 bis 30 kW Leistung
  • Mittelwindanlagen über 30 bis zu 100 kW Leistung

Entscheidend ist außerdem die Rotorfläche. Jüttemann: „Anlagen bis zu 200 m² Windangriffsfläche zählen zu den kleinen Windkraftanlagen. Das entspricht einem Rotordurchmesser bis zu 16 Metern.“

All dies ermöglicht eine Positionierung nah am Verbraucher. Große Windräder stehen weit ab von Siedlungen (weniger Schattenwurf, weniger Schall, weniger optische Beeinträchtigung) und speisen den dort produzierten Strom ins öffentliche Netz ein. Kleinwindanlagen befinden sich stattdessen immer da, wo sie auch gebraucht werden und dienen dem Eigenverbrauch – im gewerblichen wie im privaten Bereich.

Unterschiede bei Kleinwindanlagen: Funktionsprinzip und Qualität

Wer sich mit Kleinwindanlagen beschäftigt, dem wird vor allem eines schnell auffallen: Es gibt sehr viele, sehr unterschiedliche Modelle. Neben den klassischen horizontalen Anlagen bietet der Markt zahlreiche vertikale Modelle. Unterschieden wird unter anderem zwischen Darrieus, Savonius und HAWT – um nur drei Namen zu nennen. Einmal gegoogelt zeigt sich, dass Kleinwindanlagen mittlerweile sogar für wenig Geld per Onlineshopping nach Hause geliefert werden können. Nur: Macht das alles Sinn?

Verschiedene Typen von Windkraftanlagen
Verschiedene Typen von Windkraftanlagen

„Nein“, findet Patrick Jüttemann. „Horizontale Kleinwindkraftanlagen sind klar Stand der Technik. Das heißt, die gleiche Bauform wie bei Megawattanlagen. Wer nennenswert Strom erzeugen will, sollte einen Horizontalläufer nehmen. Ob das Kleinwindrad zwei, drei oder mehr Rotorblätter hat, ist nicht so wichtig. Vor allem bei kleineren Modellen unter 3 kW Leistung wird im Internet recht oft schlechte Qualität angeboten.“

Also besser gleich zum Fachmann gehen und sich umfassend beraten lassen. Wer über eine eigene Kleinwindanlage nachdenkt, kann sich laut Patrick Jüttemann an folgenden Kriterien orientieren:

  • Zertifizierung nach IEC 61400-2
  • Unabhängige Testfeldergebnisse nach IEC 61400-2
  • Marktreife des Unternehmens und dessen Produkte
  • Einschätzung unabhängiger Experten
  • Erfahrungen von Betreibern der Kleinwindanlage

Patrick Jüttemann hat auf seiner Website eine Liste empfehlenswerter Hersteller in Deutschland veröffentlicht.(3)

Für wen eignet sich eine Kleinwindanlage?

Eine Kleinwindanlage kann in Teilen den eigenen Stromverbrauch decken. Ganz wichtig: „Die Kleinwindanlage muss zum eigenen Strombedarf passen, denn nur der Eigenverbrauch des Windstroms ist wirtschaftlich“, so Patrick Jüttemann. Sprich: Wer mit Windstrom Geld verdienen will, ist besser beraten, wenn er in einen großen Bürgerwindpark investiert. Bei Kleinwindanlagen geht es ausschließlich um den eigenen Stromverbrauch. Insbesondere im gewerblichen Bereich, wo viel Wind über viel freie Fläche strömt, lässt sich mithilfe einer Kleinwindanlage die Stromrechnung betriebswirtschaftlich sinnvoll reduzieren.

Jüttemann: „Kleinwindkraftanlagen sind primär etwas für Gewerbebetriebe. Man muss schon eine Leistung über 10 kW haben, damit man wirtschaftlich Strom erzeugen kann. Vorausgesetzt, man hat einen windstarken Standort. Für private Haushalte ist es eher ein Hobby. Ausnahmen bestätigen die Regel.“

Welches Kleinwindrad das Richtige in Bezug auf Leistung, Höhe oder Art der Rotorblätter ist – all das muss auf den Eigenverbrauch abgestimmt sein. Ein privater Haushalt braucht folglich etwas anderes als ein Gewerbebetrieb. Natürlich geht nichts ohne Batteriespeicher, um den erzeugten Windstrom zu speichern, damit man ihn dann nutzen kann, wenn man ihn braucht. Außerdem werden weitere Komponenten benötigt: „Man sollte darauf achten, gemeinsam mit der Windanlage die passenden Komponenten zu erwerben. Möchte man den Windstrom in eine Batterie laden, dann benötigt man einen Laderegler“, weiß Patrick Jüttemann. „Will man ins Stromnetz seines Hauses einspeisen, dann einen Wechselrichter.“ Von nicht-netzkonformen Wind-Wechselrichtern sollte man die Finger lassen.

„Oft sind eine Photovoltaikanlage und ein Stromspeicher vorhanden, bevor eine kleine Anlage angeschafft wird“, erklärt Jüttemann. „Es sollte ein AC-gekoppelter Stromspeicher sein, der an der Wechselstromseite des Hauses hängt. Dann bekomme ich den Windstrom über den Wechselrichter der Kleinwindanlage in den Speicher.“


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Keine Kleinwindanlage ohne Wind – die Sache mit der Höhe

Bei all dem, was man rund um die Kleinwindanlage benötigt, ist das Wichtigste natürlich die Windmenge an dem jeweiligen Standort. „Die windstarken Standorte sind nicht mitten in bebautem Gebiet, sondern in Randlagen, Einzellagen sowie Höhen und Hanglagen“, erklärt Patrick Jüttemann. Im Gegensatz zur eigenen Mini-Photovoltaikanlage, die auch vom heimischen Balkon aus Strom liefert, macht ein Windrad an der gleichen Stelle im dicht bebauten Stadtzentrum folglich wenig Sinn.

Darum vorher (oder besser als allererstes): Windmessung durchführen. Hier muss nicht zwingend der Fachmann ran. „Man kann eine Windmessung selbst ausführen“, so Jüttemann. Aber was sind die Merkmale eines windstarken Standortes? Denn nur weil einem gefühlt permanent der Wind um die Ohren bläst und die Rollladen klappern, heißt das noch lange nicht, dass der Standort sich auch für eine Kleinwindanlage eignet. Wichtig sind also folgende Punkte:

  1. Ausreichend Abstand zwischen Windanlage und Hindernissen. Je höher das Hindernis, desto größer der Abstand. Empfehlenswert ist das zwanzigfache der Höhe als Abstand. Sprich: nicht direkt neben dem Haus, nicht im Windschatten des großen Baumes davor.
  2. Eine weitere wichtige Regel ist die freie Anströmung des Windes aus der Hauptwindrichtung. In Deutschland ist das meistens aus südwestlicher und westlicher Richtung der Fall.
  3. Die Windanlage sollte man nicht auf dem Dach installieren. Davon ist abzuraten, denn hier ist das Windangebot meist nicht ausreichend und es kommt zu Verwirbelungen. Eine Kleinwindanlage sollte auf einem bodenständigen Mast in der Nähe des Hauses montiert werden. 

Wichtig bei der Windmessung ist natürlich, dass die Messhöhe und die Höhe der geplanten Kleinwindanlage übereinstimmen und dass man die Messung über einen längeren Zeitraum durchführt. Also: Einmal alle Jahreszeiten mitnehmen, so viel Zeit sollte man schon einplanen. Denn im Herbst weht unter Umständen ein anderer Wind als im Sommer. Leider geben Windkarten oder Wetterdienste keine ausreichenden Informationen über das Windpotenzial. Wie man bei einer Windmessung vorgeht, wird in diesem Video anschaulich erklärt.

Die Kosten für eine Kleinwindanlage

Eine eigene Kleinwindanlage kann die Stromkosten senken, also Kosten sparen. Allerdings steht dem eine erhebliche Investition entgegen: Windmessung, Anschaffung, Installation, Wartung – das alles hat seinen Preis, vor allem wenn die Qualität stimmen und die Anlage ein paar Jahre halten soll. Patrick Jüttemann schätzt: „Durchschnittlich muss man mit 5.000 Euro pro Kilowatt installierter Leistung rechnen.“ Eine schlüsselfertige Kleinwindanlage mit 5 kW maximaler Leistung würde also 25.000 Euro kosten. Alles in allem sind Kleinwindkraftanlagen damit erheblich teurer als Photovoltaikanlagen, denn hier liegen die Kosten bei etwa 1.000 Euro pro installiertes Kilowatt. Doch an einem windstarken Standort können Gewerbebetriebe durchaus mehr Strom durch Windenergie erzeugen als mit Photovoltaik. Für private Hausbesitzer, die mit Minianlagen operieren müssen, lohnt sich eine Anschaffung meistens nicht. Zu unvorteilhaft sind oft die Rahmenbedingungen für eine entsprechende Windausbeute. Die Kosten des Windstroms werden meist höher sein als ein normaler Tarif für Haushaltsstrom aus erneuerbaren Quellen. Einsparung von Stromkosten sind so nicht möglich. Optional ist ein Stromspeicher, der im besten Fall von Windkraft- und Photovoltaikanlage gemeinsam genutzt wird.

Geduld braucht es übrigens auch. Denn während Anlagen bis zu 10 Metern Höhe in vielen Bundesländern genehmigungsfrei sind, brauchen alle Anlagen über 10 Meter deutschlandweit eine Baugenehmigung. Das kann langwierig sein und erzeugt natürlich Aufwand bei entsprechenden Fachleuten. Es empfiehlt sich also, früh Kontakt mit dem zuständigen Bauamt und vor allem den Nachbarn aufzunehmen.

Fazit: Hybrid aus Solar und Kleinwindanlage scheint ideal

Egal wie, eine Kleinwindanlage ist nur dann wirtschaftlich sinnvoll, wenn sie an den Stromverbrauch angepasst und der Standort günstig gewählt ist. Der komplette Strombedarf lässt sich damit nicht decken. Wer Energieautarkie sucht, der wird sie nicht in der Kleinwindanlage finden. Die Kombination aus Solaranlage und Kleinwindanlage scheint aber günstig. Beide Konzepte weisen ein nahezu gegenläufiges Erzeugerprofil auf. Das heißt, wenn die Solaranlage bei Wind und Regen kaum oder nachts gar keinen Strom erzeugt, liefert das Windrad durchgehend Energie. Wenn die Sonne scheint und der Wind nicht weht, liefern die Solarpanels Strom. Patrick Jüttemann: „Die Formel für eine autarke Stromversorgung in unserer Klimazone lautet: Photovoltaik plus Kleinwindanlage plus Stromspeicher.“ Mit einer solchen Hybridlösung könnte man über die Jahreszeiten hinweg ausgeglichen Strom erzeugen und den Autarkiegrad deutlich erhöhen.

Straßenleuchte mit vertikaler Kleinwindanlage und Photovoltaik
Eine Straßenleuchte mit vertikaler Kleinwindanlage und Photovoltaik in Neckarwestheim (BW)
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Belege

(1) Aktuelle Informationen dazu beim Bundesamt für Naturschutz: Deutschlandweite Verteilung der Elektrizitätsgewinnung aus Windkraft, Photovoltaik und Biomasse

(2) Patrick Jütterman betreibt die Website Klein-Windkraftanlagen.com

(3) Liste mit Anbietern von kleinen Windkraftanlagen.

  1. heinz gruel

    auf firmengelände soll eine kleinwindanlage auf trapezblech 10 grad ca 10m hoch montiert werden
    strom für eigenverbrauch ca 800 euro pro jahr.
    welche anlage empfehlen sie
    wo kann besichtigt werden. mfg gruel

    • Eva Gnedel

      Hallo Heinz, vielen Dank für deine Anfrage. Wir sind keine Spezialisten für Kleinwindkraftanlagen und können dir daher keine Auskunft dazu geben. Falls eine Photovoltaik-Anlage für dich auch in Frage kommt, können unsere Experten dir sehr gerne weiterhelfen. Beste Grüße, das Erdgas Südwest-Team

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