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Kleine Windenergieanlagen: Stromerzeugung in eigener Hand

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Kleine Windkraftanlagen können auch für Eigenheimbesitzer interessant sein, die sich mit erneuerbare Energien ein Stück unabhängiger machen möchten. Informieren Sie sich über Technik, Ertrag, Genehmigungen, Kosten, Sicherheit ...

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Neben Photovoltaikanlagen und Blockheizkraftwerken bieten kleine Windenergieanlagen die Möglichkeit, auf dem Hausdach oder im Garten Strom selbst zu produzieren.

Der erzeugte Strom kann im eigenen Haushalt verbraucht werden und reduziert so die Stromrechnung. Überschüssigen Strom können die Besitzer der Anlage ins öffentliche Netz einspeisen und erhalten hierfür nach dem Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) eine Vergütung.

Eine Kombination von Wind- und Solarstrom ist möglich, so dass der Grad der "Selbstversorgung" steigt. Ob dies sinnvoll ist, sollten Sie jedoch kritisch prüfen. Auch der Einsatz von Batterie-Speichersystemen ist in diesem Zusammenhang denkbar.

Technik und Marktangebot

Für Privatpersonen werden vor allem Windenergieanlagen bis 5 Kilowatt (kW) angeboten. Sie werden als Mikro-Windkraftanlagen bezeichnet. Für Haus- und Grundstückseigentümer stellen sie aufgrund Ihrer geringeren Baumaße (bis circa 4 m Durchmesser) die interessanteste Anlagengröße dar. Je nach Ausrichtung der Rotorachse unterscheidet man zwei Bauformen mit unterschiedlichen Eigenschaften:
 

Rotorachse Horizontal Vertikal Vertikal
Rotor-Typ Meist 2-4 Blatt-Rotor Darrieus-Rotor Savonius-Rotor
Wirkungsgrad gut gut mäßig
Anlauf selbstanlaufend nicht selbstanlaufend selbstanlaufend
Nachführung Windfahne nicht erforderlich nicht erforderlich


Maß aller Dinge sind Kleinwindkraftanlagen mit horizontaler Rotorachse. Nicht umsonst entsprechen alle Großwindanlagen diesem Konstruktionstyp.

Mikro-Windenergieanlagen mit horizontaler Rotorachse lassen sich hinsichtlich der Anlagengröße wie folgt unterteilen:

  • 0,2 kW = 1 m Durchmesser, Bereich 0,5 bis 1,5 m
  • 1,5 kW = 3 m Durchmesser, Bereich 2 bis 4 m
  • 30 kW = 15 m Durchmesser, Bereich 10 bis 20 m


Vertikale Windanlagen konnten sich im Bezug auf Effizienz, Zuverlässigkeit und Marktdurchdringung noch nicht durchsetzen.

Standort und Ertrag

Wer sich für eine Kleinwindkraftanlage interessiert, muss zuerst die Frage klären, ob auf dem Grundstück genug Wind in Rotorhöhe weht.

Eine wichtige Kenngröße ist die Windgeschwindigkeit. Schon die doppelte Windgeschwindigkeit bringt den achtfachen Ertrag. Der Rotor sollte daher möglichst ungehindert vom Wind angeströmt werden.

Als Faustregeln können gelten:

  • freie Anströmung des Windes aus westlicher Richtung (Hauptwindrichtung)
  • mittlere Windgeschwindigkeit in Rotorhöhe: mindestens 4 Meter pro Sekunde (m/s) (entspricht einer schwachen Briese = dünne Zweige in Bäumen bewegen sich leicht, siehe dazu auch die sog. Beaufort Skala)
  • Rotorhöhe möglichst doppelt so hoch wie die Nachbargebäude
  • Abstand von hohen Hindernissen: mindestens das 20-fache der Höhe des Hindernisses
  • Windschneisen und Häuserschluchten können sich positiv auswirken

Die frei zugänglichen Windkarten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) können zwar als erste Orientierung dienen, sind aber sehr ungenau. Um eine höhere Planungssicherheit zu erlangen, sind Windmessungen am konkreten Standort für das Windrad ratsam. Empfehlenswert ist eine Beratung durch erfahrene Fachleute. Vor größeren Investitionen sollten die Windgeschwindigkeiten wenigstens ein Jahr lang aufgezeichnet werden. Weitere Informationen bietet das Portal Klein-Windkraftanlagen.

Kosten und Wirtschaftlichkeit

Wenn man ausrechnen möchte, wie viel die Windkraftanlage kosten wird, sind nicht nur die reinen Kosten für Anschaffung und Errichtung des Windrads zu berücksichtigen, sondern auch folgende Positionen für:

  • Windmessung
  • Beratung
  • Planung
  • Projektierung und Genehmigung
  • Standorterschließung (Verkabelung, Netzanschlussgebühr)

Je nach ausgewähltem Modell liegen die Kosten bei 3.000 bis 9.000 Euro pro Kilowatt (kW) Nennleistung. Dazu kommen jährliche Betriebskosten für Wartung, Instandhaltung und Versicherung in Höhe von 2 bis 3 Prozent der Investitionskosten. Die Lebensdauer einer Kleinwindkraftanlage hängt wesentlich von Produktqualität, Standort und Wartung ab und liegt etwa zwischen 10 und 20 Jahren.

Den heute noch relativ hohen Kosten stehen niedrige Einnahmen von circa 8,29 Cent/kWh (bei Inbetriebnahme ab 1. April 2016, welche sich weiter verringern) aus der Vergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) für den eigenen Ökostrom gegenüber. Diese Vergütung wird über einen Zeitraum von 20 Jahren gewährt und orientiert sich an der Vergütung der großen Windenergieanlagen wodurch ein wirtschaftlicher Betrieb kleinerer Anlagen erschwert wird. In jedem Fall lohnt es sich, möglichst viel Windenergie selbst zu nutzen und damit die deutlich höheren Kosten für den Strombezug (circa 30 ct/kWh) einzusparen.

Dies gilt allerdings nur, wenn die EEG-Vergütung in Anspruch genommen wird. Der selbst verbrauchte Strom ist bis zu einer Anlagengröße von 10 kW für die ersten 10.000 kWh von der EEG-Umlage befreit. Jede weitere kWh und der gesamte Strom bei größeren Anlagen, der selbst verbraucht wird, wird mit 40 Prozent der EEG-Umlage belastet.

Eine erhebliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit ist zu erwarten, wenn die Kosten bei steigenden Stückzahlen sinken und die EEG-Vergütung für kleine Windenergieanlagen angepasst wird.

Genehmigung

Die Bauordnungen der einzelnen Bundesländer sind in Bezug auf kleine Windenergieanlagen sehr unterschiedlich gefasst. Zusätzlich ist wegen der Geräuschentwicklung die technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) und wegen des Schattenwurfs durch den Rotor gegebenenfalls die Bundes-Immissionschutzverordung zu berücksichtigen. Vor Erteilung des Auftrags empfiehlt sich daher, unbedingt beim örtlichen Bauamt und Umweltamt wegen einer Genehmigung nachzufragen. Dafür sollten möglichst umfassende, technische Informationen der Windkraftanlage vorgelegt werden.

Meldepflicht für neue Anlagen

Für Kleinwindkraftanlagen, die nach dem 1. August 2014 in Betrieb gegangen sind, gilt die Registrierungspflicht bei der Bundesnetzagentur. Auch Anlagen, die nicht durch das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) gefördert werden, sind in das Anlageregister aufzunehmen. Die Meldung hat innerhalb der ersten drei Betriebswochen zu erfolgen. Die Bundesnetzagentur hält dazu ein Formular bereit. Vergisst der Anlagenbetreiber die Registrierung, erhält er keine Vergütung des eingespeisten Stroms nach dem EEG. Auch die Stilllegung muss gemeldet werden.

Betrieb und Sicherheit

Für kleine Windräder gilt grundsätzlich die Richtlinie für Windenergieanlagen des Deutschen Institutes für Bautechnik, die in den meisten Bundesländern eingeführt ist. Die darin vorgeschriebene Typ- oder Einzelprüfung darf nur durch zugelassene Prüfinstitute durchgeführt werden. Die Prüfzertifikate liegen nicht für alle Anlagen vor und werden auch nicht immer behördlich gefordert. Für den Betreiber bieten sie aber zusätzliche Sicherheit.

Mast, Abspannungen und Befestigungen am Gebäude sollten auf statische Sicherheit geprüft sein. Im Zweifel kann ein statisches Gutachten eingeholt werden. Um Resonanzschwingungen vorzubeugen, die bei Befestigung am oder auf dem Gebäude auftreten können, sollten Maßnahmen zur Schwingungs­dämpfung vorgesehen werden.

Häufige Betriebsstörungen und Reparaturen mindern Energieertrag und Wirtschaftlichkeit. Ein hoher Lärmpegel kann nicht nur das Verhältnis zu den Nachbarn beeinträchtigen, sondern auch kostspielige Nachbesserungen erforderlich machen. So gesehen kann sich der Mehraufwand für eine typgeprüfte, zertifizierte Anlage und eine solide Montage durchaus bezahlt machen.

Was bei der Planung einer Kleinwindkraftanlage zu beachten ist

  • Vorgesehener Standort ist auf Eignung (Ertragsprognose, Sicherheit, Lärmschutz, optische Wirkung) geprüft.
  • Hersteller gibt Referenzanlagen an, bietet Service in der Region und Anlagen mit Typ-/Einzelprüfung – unsere Empfehlung.
  • Ausführliche Herstellerangaben über die gesamte Anlage liegen vor.
  • Die elektrische Leistung ist vom Hersteller für mehrere Windgeschwindigkeiten, beispielsweise für 5, 10, 14 Meter pro Sekunde (m/s) angegeben (besser ist eine Kennlinie).
  • Angaben zu Lärmpegel und Sturmsicherung hat der Hersteller gemacht.
  • Die statische Sicherheit von Mast und Abspannung bzw. Befestigung am Gebäude ist gewährleistet. Genehmigungssituation ist geklärt (je nach Bundesland unterschiedlich) – ggf.
    erforderliche Genehmigungen sind eingeholt.
  • Nachbarn sind vorab über das Vorhaben informiert.

 

Information und Beratung

Institut Aufgabe
Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik Information, Tool zur Ertragsabschätzung
Deutsches Windenergieinstitut Messung
Deutscher Wetterdienst Windkarten
Bundesverband Windenergie Information
Bundesverband Kleinwindanlagen Information