Kleinwindkraftanlagen

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1 EUSAG MBH Kleinwindkraftanlagen Leitfaden und FAQ Quelle: Homepage Klein-Windkraftanlagen.com

2 Inhalt Was sind Kleinwindkraftanlagen?... 3 Definition von Kleinwindanlagen... 3 Dezentrale Stromerzeugung... 3 Breites Technologiespektrum... 3 Kleinwindkraft gehört die Zukunft... 3 Markt-Situation von Klein-Windkraftanlagen in Deutschland... 4 Definition von Kleinwindkraftanlagen... 4 Leistung und Ertrag von Kleinwindanlagen... 5 Welche Vorteile bieten Kleinwindanlagen?... 7 Was sind die vorherrschenden Nutzungsarten von Kleinwindanlagen?... 7 Netzparallelbetrieb von Kleinwindkraftanlagen... 7 Kleinwindkraftanlage als Teil einer Inselanlage... 8 Welche Größenklassen gibt es bei Kleinwindkraftanlagen?... 8 Eignet sich mein Garten oder Grundstück für eine Kleinwindanlage? Beurteilung von Gelände und Landschaft Anströmung des Windes ohne Barrieren Abstand zu Nachbarn Ist die Windgeschwindigkeit an meinem Standort hoch genug? Windmessung für Kleinwindkraftanlagen Eigenständige Beurteilung des Standorts Benötigen Kleinwindkraftanlagen eine Genehmigung? Welche Beeinträchtigungen und Emissionen können von einer Kleinwindkraftanlage ausgehen? Geräusche und Schallemissionen Lichtreflexe durch Schattenschlag Eisabwurf im Winter Resonanzenschwingungen durch Windrad auf dem Dach Gefährdung für Vögel und Fledermäuse? Wieviel Strom wird eine Kleinwindkraftanlage gegebener Leistung erzeugen? Leistung und Ertrag bei realistischer Windgeschwindigkeit Beispielhafte Daten für Leistung und Ertrag von Kleinwindanlagen Wie sind Kosten und Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindkraftanlage zu beurteilen? Spezifische Investitionskosten Stromkosten als wichtigster Faktor für Wirtschaftlichkeit Seite 1 von 29

3 Eigenverbrauch erhöht Wirtschaftlichkeit in Deutschland Kleinwindanlage als Teil einer Inselanlage Ich möchte eine Windkraftanlage kaufen, was muss ich beachten? Viele Anbieter am Markt Unseriöse Angebote erkennen Zertifizierungen und unabhängige Gutachten einer Windkraftanlage Service und Wartung Preis der Anlage richtig beurteilen Gibt es eine staatliche Förderung für Kleinwindanlagen? EEG auf Bundes-Ebene Förderprogramme der KfW auf Bundes-Ebene Förderung von Kleinwindanlagen durch Bundesländer Förderproramme lokaler und regionaler Ebene Für welche Zielgruppen bieten sich Kleinwindkraftanlagen besonders an? Erfolgskriterien für Kleinwindkraft-Projekte Landwirte und Gewerbebetriebe Autarke Stromversorgung mit Inselanlage Horizontale oder vertikale Windkraftanlage welche Bauart ist besser? Horizontale Windkraftanlagen Vertikale Windkraftanlagen Vertikale Windkraftanlagen im Vergleich mit horizontalen Anlagen Vorteile vertikaler Windräder Nachteile vertikaler Kleinwindanlagen Verbreitungsgrad der Konstruktionstypen Ausblick Seite 2 von 29

4 Was sind Kleinwindkraftanlagen? Definition von Kleinwindanlagen Eine allgemein geltende Definition von Kleinwindkraftanlagen wurde bislang nicht festgelegt. Auf internationaler Ebene hat sich die Abgrenzung zu großen Windkraftanlagen bei einer Leistungsgrenze von 100 kw etabliert. Kleinwindanlagen haben somit eine Nennleistung unter 100 kw. Dezentrale Stromerzeugung Eine große Windkraftanlage mit mehreren Megawatt Leistung deckt den Jahresstrombedarf tausender Menschen ab, so dass der Strom mit Hilfe von Überlandleitungen zu den Verbrauchszentren transportiert werden muss. Kleine Windkraftanlagen benötigen diese Netzinfrastruktur nicht, da mit ihnen eine dezentrale Stromerzeugung praktiziert wird. Der Strom wird am Ort der Produktion verbraucht. Breites Technologiespektrum Es gibt sehr viele unterschiedliche Anwendungsformen und Konstruktionstypen von Kleinwindanlagen. Das Spektrum reicht von Mini- Windrädern mit wenigen Watt Leistung für das Aufladen kleiner Elektrogeräte bis hin zu Anlagen mit einer Leistung von 50 bis 100 kw für die Stromversorgung eines ganzen Dorfes. Neben dem gängigen Konstruktionstyp mit horizontaler Achse und drei Rotorblättern sind diverse andere Bauformen anzutreffen, wie die futuristisch aussehenden Kleinwindanlagen mit vertikaler Achse. Kleinwindkraft gehört die Zukunft Kleinwindkraftanlagen sind eine faszinierende Technologie, die schon heute an geeigneten Standorten eine wirtschaftliche Energieproduktion ermöglichen. Experten rechnen für die kommenden Jahre mit einer weltweit stark ansteigenden Verbreitung kleiner Windkraftanlagen. Der Ausbau der Serienproduktion wird zur weiteren Senkung der Stückkosten führen. Durch Forschung und Entwicklung wird die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Systeme weiter steigen. Seite 3 von 29

5 Markt-Situation von Klein-Windkraftanlagen in Deutschland Die Nutzung von Kleinwindanlagen spielt in Deutschland noch eine geringe Rolle. Obwohl Deutschland in vielen anderen Bereichen der Erneuerbaren Energien weltweit eine führende Rolle spielt. Die Installation von Kleinwindanlagen wird in Deutschland statistisch nicht erfasst. In Bezug auf die Anzahl installierter Anlagen kann man demnach nur von Schätzungen ausgehen. Zurzeit sind in Deutschland rund kleine Windkraftanlagen installiert. In Ländern wie Großbritannien und den USA sind Kleinwindanlagen viel stärker verbreitet. Positiv ausgedrückt: Kleinwindkraft hat in Deutschland ein großes Wachstumspotenzial. Je besser die gesetzlichen Rahmenbedingungen sind, desto schneller werden kleine Windkraftanlagen zur Energiewende in Deutschland beitragen. Definition von Kleinwindkraftanlagen Eine allgemein anerkannte Definition von Kleinwindkraftanlagen und deren Abgrenzung von Großturbinen ist nicht vorhanden. Es kommen diverse Fachgebiete und Kriterien in Frage, Windkraftanlagen voneinander abzugrenzen. Das am häufigsten anzutreffende Kriterium, ist die Leistung der Anlage bei dem Grenzwert von 100 kw. Anlagen mit einer Leistung kleiner als 100 kw werden somit als Kleinwindanlagen betrachtet. Diese Definition wird von den großen Windkraftverbänden in Deutschland, USA und Großbritannien vertreten. Laut einer Studie des Bundesverbands Windenergie wird folgende Klassifizierung von Kleinwindanlagen anhand der Leistung vorgeschlagen: Bezeichnung Leistung Anwendung Mikrowindenergieanlagen 0 bis 5 kw - Privatanwender und Einfamilienhäuser - Gekoppelt ans Stromnetz oder batteriegestütztes Inselsystem Miniwindenergieanlagen 5 bis 30 kw - Gewerbebetriebe und Landwirte Seite 4 von 29

6 Mittelwindenergieanlagen 30 bis 100 kw - Gewerbebetriebe und Landwirte - Anschluss an Mittelspannungsnetz Quelle: Bundesverband WindEnergie e.v. Wirtschaftlichkeit und Vergütung von Kleinwindanlagen. Dezember Eine andere Definition vertritt der Bundesverband Kleinwindanlagen und stellt die Rotorfläche in den Mittelpunkt. Anlagen bis zu 200 m² Windangriffsfläche zählen zu den kleinen Windkraftanlagen. Diese Abgrenzung wird auch in der technischen Norm DIN EN :2007 vertreten. Auch die Anlagenhöhe kann als Kriterium herangezogen werden, um Kleinwindkraftanlagen abzugrenzen. Eine Anwendung findet man im Baurecht und Genehmigungsrecht. In manchen Bundesländern sind Anlagen mit einer Höhe bis 10 m genehmigungsfrei. Das Bundes- Immissionsschutzgesetz (BImSchG) macht das für Großanlagen notwendige immissionsschutzrechtliches Genehmigungsverfahren ab 50 m Anlagenhöhe fest. Leistung und Ertrag von Kleinwindanlagen Für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindanlage sind neben den Kosten die Erträge der entscheidende Faktor. Erträge werden i.d.r. mit der Strommenge pro Jahr in kwh angegeben. Eine Person verbraucht im Jahr schätzungsweise kwh Strom, ein Vier- Personen-Haushalt rund kwh. Tendenziell gilt: Je höher die Leistung einer Anlage und je höher die mittlere jährliche Windgeschwindigkeit, desto höher die Stromerträge einer Anlage. Da die Windverhältnisse an einzelnen Standorten erheblich differieren können, sind allgemeine Aussagen zu den Erträgen einer Anlage schwierig. Der britische Windkraftverband BWEA gibt für die Berechnung der Jahres-Erträge folgende Formel an: Jahres-Erträge (kwh) = Anlagenleistung (kw) x 0,3 x Die Zahl bezieht sich auf die Anzahl der Stunden pro Jahr und ist ein fixer Wert. Die Zahl 0,3 gibt den sogenannten Kapazitätsfaktor wieder als Maßzahl für die Windstärke eines Standorts. Der Kapazitätsfaktor kann stark unterschiedlich sein und ist der Unsicherheitsfaktor der Gleichung. Ein Kapazitätsfaktor von 0,3 gibt für Kleinwindanlagen sehr gute Windverhältnisse wieder und sollte nicht als Seite 5 von 29

7 Referenzwert für private Anlagen mit geringer Nabenhöhe herangezogen werden. In der folgenden Tabelle werden die Jahres-Erträge von Anlagen unterschiedlicher Leistung angegeben. Dabei werden unterschiedliche Windverhältnisse herangezogen, dargestellt durch den Kapazitätsfaktor. Leistung (kw) Windverhältnisse Kapazitätsfaktor Ertrag (kwh) 1,5 schwach 0, ,5 mittel 0, ,5 stark 0, ,5 sehr stark 0, schwach 0, mittel 0, stark 0, sehr stark 0, schwach 0, mittel 0, stark 0, sehr stark 0, Die Tabelle verdeutlicht die unterschiedlichen Ertragszahlen einer Anlage je nach Windgeschwindigkeit an einem spezifischen Standort. Vor allem sollte man Ertragsangaben von Herstellern immer kritisch hinterfragen. Sicherheit für das Ertragspotenzial am eigenen Standort geben nur Windmessungen vor Ort. Seite 6 von 29

8 Welche Vorteile bieten Kleinwindanlagen? Kleine Windkraftanlagen leisten durch eine saubere Stromerzeugung einen Betrag zu Umweltschutz und Klimaschutz. Mit Kleinwindanlagen kann man selbständig Strom erzeugen und sich dadurch ein Stück weit unabhängig von einer zentralen Stromversorgung machen. Je höher der Anteil des selbst erzeugten Stroms, desto weniger müssen Steigerungen des Strompreises durch den Versorger hingenommen werden. In Regionen ohne Anschluss an das Stromnetz können Kleinwindanlagen eine zentrale Rolle im Rahmen einer autarken Stromversorgung spielen. Gegenüber Dieselgeneratoren haben Sie den Vorteil, dass keine Treibstoffe bezahlt oder transportiert werden müssen. Solarstromanlagen (Photovoltaik) und Kleinwindanlagen ergänzen sich aufgrund der Witterungsverhältnisse optimal. Während der Monate mit viel Sonne wird wenig Windstrom erzeugt und im windstarken Herbst und Winter wirft die Solaranlage wenig Erträge ab. Vor allem an windstarken Standorten wie z.b. an der Küste, im vegetationsarmen Flachland oder auf Bergkämmen können kleine Windräder eine wirtschaftliche Stromerzeugung ermöglichen. Was sind die vorherrschenden Nutzungsarten von Kleinwindanlagen? Kleinwindkraftanlagen werden vorwiegend zur Produktion von Strom eingesetzt. Netzparallelbetrieb von Kleinwindkraftanlagen Im Netz-Parallelbetrieb ermöglichen Kleinwindanlagen eine Strombereitstellung bei gleichzeitigem Anschluss an das Stromnetz des Energieversorgers. Je nachdem wie hoch der Fördertarif für den eingespeisten Windstrom ist, lohnt sich ein eigener Verbrauch des Stroms oder eine direkte Einspeisung. In Deutschland werden nur rund 9 cent pro kwh für den eingespeisten Windstrom vergütet. Deshalb ist es Seite 7 von 29

9 wirtschaftlicher, den Windstrom selber zu verbrauchen, da man dann die Stromkosten von rund 25 cent pro kwh einspart, die man an den Stromversorger gezahlt hätte. Nur überschüssiger Strom durch die Kleinwindanlage wird in diesem Fall eingespeist. Eine Voll-Einspeisung ist dann wirtschaftlich, wenn die vom Staat vergütete kwh Strom höher liegt, als der Tarif des Energieversorgers für selbst verbrauchten Strom. Ein Netz-Wechselrichter sorgt dafür, dass der Windstrom auf Wechselstrom-Niveau eingespeist werden kann. Kleinwindkraftanlage als Teil einer Inselanlage Für Standorte ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz ermöglichen Kleinwindanlagen eine autarke Stromversorgung in einer Inselanlage. Um eine gleichmäßigere Stromproduktion zu gewährleisten kommen oft Hybridsysteme zur Geltung, die beispielsweise PV-Anlagen umfassen. Eine Batterie dient der Speicherung des Stroms für die sogenannten Autonomietage, wenn die Wetterlage keine Erzeugung von Windstrom und/oder Sonnenstrom zulässt. Ein Insel-Wechselrichter in Kombination mit einem Laderegler sorgt für das nötige Energiemanagement, wie z.b. die Ladung der Batterie und deren Schutz. Neben der Stromproduktion kann die Windenergie auch für andere Zwecke eingesetzt werden, wie z.b. für den Antrieb einer Pumpe mit Hilfe mit eines Preßluftspeichers oder eines Druckölmotors. Welche Größenklassen gibt es bei Kleinwindkraftanlagen? Kleinwindanlagen mit einer Leistung unter 1 kw laufen zu einem Großteil im Inselbetrieb im Verbund mit einer Batterie. Typische Anwendungsfälle sind der Campingbereich, Segelschiffe oder die netzferne Versorgung abgelegener Telekommunikationsanlagen. Anlagen mit einer Nennleistung über 1 kw sind dagegen i.d.r. an das Stromnetz angeschlossen. Während leistungsschwächere Anlagen den Seite 8 von 29

10 für Haushalte üblichen Wechselstrom mit 230 V bereitstellen, werden größere Anlagen für die Produktion von Drehstrom mit 400 V eingesetzt. Für Anlagen mit einer Leistung ab 30 kw ist die Einspeisung in das Mittelspannungsnetz üblich. Quelle: in Anlehnung an BWE-Studie Qualitätssicherung im Sektor der Kleinwindenergieanlagen, Bundesverband WindEnergie e.v., Februar 2011 In der folgenden Grafik werden die Größenverhältnisse von Kleinwindkraftanlagen deutlich. Je nach Leistungsklasse unterscheiden sich Nabenhöhe bzw. Turmhöhe und der Rotordurchmesser. Viele Hersteller bieten ihre Anlagen mit unterschiedlichen Turmhöhen an. Seite 9 von 29

11 Eignet sich mein Garten oder Grundstück für eine Kleinwindanlage? Für die nachhaltige Nutzung einer kleinen Windkraftanlage müssen bestimmte Standortvoraussetzungen geprüft werden. Von entscheidender Bedeutung ist die freie Anströmung der Anlage durch den Wind. Die durch eine Windkraftanlage erzeugte Leistung steigt überproportional mit wachsender Windgeschwindigkeit an. Beurteilung von Gelände und Landschaft Zunächst muss man den großräumigen Landschaftstyp und das Relief des Standorts beurteilen. Küstennahe Standorte sind generelle windstärker als Binnenland-Standorte. Grundstücke in eingekesselter Tal- Lage sind schlechter geeignet als Standorte im vegetationsarmen Flachland oder auf Hügelketten. Einen Überblick zu den Windverhältnissen vor Ort bieten die Karten des Deutschen Wetterdienst (DWD). Vor allem die Karte mit mittleren Jahresgeschwindigkeiten in einer Höhe von 10 m ist aufschlussreich: Anströmung des Windes ohne Barrieren Die Windverhältnisse eines spezifischen Standorts können von den allgemeinen Angaben im offiziellen Kartenwerk deutlich abweichen. Barrieren wie Hecken, Bäume oder Häuser verursachen vor allem in Bodennähe Luftverwirbelungen, die dem Wind die Energie entnehmen. Je höher die Luftschicht, desto geringer sind die Luftturbulenzen. Abhilfe könnte ein höherer Mast schaffen, allerdings sinkt die Chance einer Genehmigung der Anlage mit steigender Masthöhe. Bezogen auf die Hauptwindrichtung sollten keine Barrieren vor der Anlage stehen. In Deutschland herrschen allgemein Westwinde vor d.h. der Wind weht von West nach Ost. Von der gängigen Hauptwindrichtung kann es allerdings lokalspezifische Abweichungen geben. Je höher das nächste Hindernis in Hauptwindrichtung, desto größer muss der Abstand von diesem Hindernis sein. Eine Daumenregel besagt, dass der Abstand zum Hindernis das Zwanzigfache der Hindernishöhe betragen muss. Seite 10 von 29

12 Besteht das Hindernis beispielsweise aus einer 10 m hohen Baumreihe, dann sollte die Anlage 200 m von dieser Baumreihe entfernt stehen. In diesem Fall muss auch überlegt werden, ob die Bäume noch wachsen können. Dann müsste man in einigen Jahren mit geringeren Erträgen der Kleinwindanlage rechnen. In der folgenden Abbildung werden die notwendigen Abstände beispielhaft dargestellt. Abstand zu Nachbarn Im Rahmen der Standortprüfung eines Kleinwindkraft-Projektes müssen auch die Nachbarn einbezogen werden. Der Austausch mit den Nachbarn ist vor allem dann anzuraten, wenn die Anlage ohne Baugenehmigung errichtet werden soll. Personen in der Nachbarschaft könnten sich von den Geräuschen einer Anlage gestört fühlen. Einige Hersteller bieten Daten zur Geräuschentwicklung in Abhängigkeit von der Entfernung zur Anlage. Insgesamt sind die Schallemissionen von Kleinwindanlagen gering. Bei starkem Wind wird der Anlagenschall vom Eigengeräusch des Windes relativiert. Die zulässigen Schallwerte sind in der Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) festgeschrieben. Für allgemeine Wohngebiete dürfen beispielsweise tagsüber die Schall-Immision nicht über 55 db(a) und nachts nicht über 40 db(a) liegen. Das Bauamt vor Ort wird die notwendigen Informationen zu Schall- und Abstandsregelungen bereitstellen. Seite 11 von 29

13 Ist die Windgeschwindigkeit an meinem Standort hoch genug? Während die Solarstrahlung eines Standorts recht zuverlässig mit Online- Tools festgestellt werden kann, ist dies für die Windgeschwindigkeit nicht möglich. Das gilt vor allem für Kleinwindanlagen, deren Rotor sich in bodennahen Luftschichten befindet. Luftturbulenzen aufgrund von Hindernissen in der Landschaft wirken sich dort viel stärker auf die Windgeschwindigkeit aus. Die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit ist der gängige Wert, um das Windpotenzial eines Standorts zu beschreiben. Für den wirtschaftlichen Betrieb einer Kleinwindanlage sollte die Jahreswindgeschwindigkeit bei mindestens 4 bis 5 m/s in Höhe des Rotors liegen. Windmessung für Kleinwindkraftanlagen Verlässliche Daten für die an einem Standort vorhandene Windenergie kann nur eine Windmessung in der vorgesehenen Aufstellungshöhe der Anlage liefern. Der Messzeitraum sollte bestenfalls ein komplettes Jahr betragen, mindestens aber drei Monate. Verlässliche Daten bekommt man allerdings nur, wenn man auf gutes Equipment zurückgreift. Ob ein Windmessgerät für 50 Euro aus dem Elektronik-Kaufhaus diesen Zweck erfüllt, muss bezweifelt werden. Geeignete Geräte für die selbständige Windmessung kosten ab ca. 250 Euro. Alternativ kann man ein auf Windmessungen spezialisiertes Dienstleistungsunternehmen beauftragen, welche ab 700 Euro für ihre Dienste verlangen. Die an einem Standort gewonnen Winddaten müssen in Zusammenhang mit den langfristigen Wetterdaten gesetzt werden, denn es gibt windstarke und windschwache Jahre. Eine unangenehme Überraschung entsteht dann, wenn man Messungen während eines besonders windreichen Jahres durchführt und dies auf die gesamte Lebenszeit der Kleinwindanlage hochrechnet. Seite 12 von 29

14 Eigenständige Beurteilung des Standorts Für kleine Windräder mit niedrigem Anschaffungspreis lohnt sich eine Windmessung in Höhe mehrerer hundert Euro nicht, da dies die Wirtschaftlichkeit des Kleinwind-Projekts ad absurdum führt. Was kann man in diesem Fall machen? Befolgen Sie zunächst die obigen Erläuterungen in Bezug auf die grobe Standorteignung des Grundstücks. Schauen Sie auf Anzeichen in der Natur, die Hinweise auf die Windstärke des Standorts geben. Für die Beurteilung der Windgeschwindigkeit kann beispielsweise der sogenannte Griggs-Putnam Index herangezogen werden. Dieser Index beschreibt die Verformung der Vegetation im Laufe des Wachstums, hervorgerufen durch den Wind. Benötigen Kleinwindkraftanlagen eine Genehmigung? In mehreren Bundesländern ist für die Aufstellung eines Windrads unter 10 Meter Höhe keine Baugenehmigung vorgeschrieben. Wie die 10 m Höhe ausgelegt werden, ist von Land zu Land unterschiedlich. Mal wird die Nabe d.h. der Mittelpunkt des Rotors, mal die höchste Lage der Rotorspitze herangezogen. Experten gehen davon aus, dass die meisten in Deutschland installierten Kleinwindkraftanlagen ohne Baugenehmigung errichtet wurden. Aber auch wenn man in einem Bundesland wohnt, welches auf eine Genehmigungspflicht für 10-Meter-Anlagen verzichtet, müssen allgemeine durch das Baurecht gegebene Anforderungen wie für Schattenwurf, Schall und Abstände zu Nachbarn etc. eingehalten werden. Im Extremfall kann das Bauamt den Rückbau einer Anlage verlangen, weil sich z.b. Nachbarn beschwert und eine Prüfung durch das Bauamt verlangt haben. Rechtssicherheit hat man nur mit einer Baugenehmigung. Wenn Sie eine Anlage ohne Baugenehmigung errichten wollen, sollten Sie sich trotzdem mit dem Bauamt in Verbindung setzen. Die Reaktion der Baubehörde auf solche Anfragen kann sehr unterschiedlich sein, je nachdem wie offen der Beamte gegenüber dem Thema Seite 13 von 29

15 Kleinwindanlagen ist. Auch ein frühzeitiger Austausch mit den Nachbarn ist wichtig. Welche Beeinträchtigungen und Emissionen können von einer Kleinwindkraftanlage ausgehen? Von einer kleinen Windturbine gehen nur geringe Emissionen aus, die Betreiber oder Nachbarn stören könnten. Im Rahmen der Prüfung einer Anlage durch das Bauamt nehmen eventuelle Beeinträchtigungen durch die Anlage einen hohen Stellenwert ein. Geräusche und Schallemissionen Kleinwindanlagen entwickeln Eigengeräusche. Allerdings wird bei steigender Windgeschwindigkeit auch das Rauschen des Windes lauter, so dass Anlagengeräusche relativiert werden. Der Umfang von Geräuschemissionen wird von den Herstellern i.d.r. in der technischen Dokumentation angegeben. Moderne Kleinwindturbinen verursachen einen geringen Schall von rund 55 db, der mit zunehmender Entfernung von der Anlage abnimmt. Zulässige Geräuschpegel sind in der TA Lärm (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm) festgeschrieben. Die strengsten Vorgaben gelten für Nachtzeiten in Wohngebieten. In reinen Wohngebieten darf nachts ein Pegel von 35 db(a) nicht überschritten werden, in Industriegebieten von 70 db(a). In der folgenden Abbildung wird die Absenkung der db-werte einer zertifizierten 10 kw Anlage mit steigender Entfernung vom Rotor deutlich. Seite 14 von 29

16 Vertikale Kleinwindkraftanlagen sind leiser als horizontale Kleinwindanlagen. In dicht besiedelten Gebieten kann es somit von Vorteil sein, eine vertikale Anlage zu wählen, um die Akzeptanz seitens Bauamt und Nachbarn zu steigern. Lichtreflexe durch Schattenschlag Vor allem bei tief stehender Sonne können die drehenden Rotoren von Windkraftanlagen Lichtreflexe hervorrufen. Eine Störung der Nachbarn erfolgt nur dann, wenn gemäß der Sonnenlaufbahn der Schatten auf einen Bereich fällt, wo Menschen sich gestört fühlen könnten, wie z.b. auf ein Fenster oder eine Terrasse. Insgesamt ist das Problem des Schattenwurfs durch Kleinwindanlagen zu vernachlässigen, da sich die Rotoren in der Regel so schnell drehen, dass keine Lichtreflexe entstehen. Gänzlich unproblematisch ist der Einsatz vertikaler Kleinwindturbinen, da diese per se keinen Schattenschlag verursachen können. Seite 15 von 29

17 Eisabwurf im Winter Bei großen Windkraftanlagen kann es vorkommen, dass die Rotorblätter vereisen und aufgrund der Rotation Eisstücke weg geschleudert werden. Dadurch könnten Menschen gefährdet werden. Dieses Problem ist bei Kleinwindanlage so gut wie nicht bekannt. Bei starker Vereisung kommt es in der Regel zu einem Stillstand der Turbine. Resonanzenschwingungen durch Windrad auf dem Dach Auf dem Hausdach installierte Anlagen können Resonanzschwingungen auslösen, die sich auf den Baukörper übertragen und störende Geräusche verursachen. Ferner kann die Statik des Hauses betroffen sein. Zur Sicherheit sollte man einen Statiker zu Rate ziehen. Gefährdung für Vögel und Fledermäuse? Die Gefahr, die von Windkraftanlagen auf Vögel ausgeht, ist eher gering. Durch den Straßenverkehr und Überlandleitungen sterben erheblich mehr Vögel, als durch Windkraftanlagen. Sollten in der Nähe einer Kleinwindanlage bedrohte Tiere wie z.b. Fledermäuse leben, kann eine Aufstellung der Kleinwindanlage durchaus verboten werden. Wieviel Strom wird eine Kleinwindkraftanlage gegebener Leistung erzeugen? In der Regel hat man eine Vorstellung davon, wie viel Strom eine kleine Windkraftanlage pro Jahr erzeugen soll. Nun steht man vor der Aufgabe, eine Kleinwindturbine auszuwählen. Üblicherweise geht man bei Stromerzeugern von der Leistung aus. Je höher die Leistung, desto höher die Stromproduktion. Bei Kleinwindanlagen ist die Sache nicht ganz so einfach. Die wichtigsten Einflussfaktoren für die Stromproduktion einer Kleinwindturbine sind wie folgt: Windgeschwindigkeit und -Verteilung Leistung der Anlage Rotorfläche Seite 16 von 29

18 Wirkungsgrad der Anlage Die Abhängigkeit der Leistung einer Anlage von der Windgeschwindigkeit wird in der Leistungskurve dargestellt. Es kommt zu einem überproportionalen Anstieg der Leistung bei steigender Windgeschwindigkeit. Wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt, steigt die Windenergie um das Achtfache. Leistung und Ertrag bei realistischer Windgeschwindigkeit Die Nennleistung von Kleinwindanlagen wird erst bei recht hohen Windgeschwindigkeiten ab ca. 11 m/s erreicht. Eine Anlage mit z.b. 3 kw Leistung wird diese Leistung demnach nur an sehr windstarken Tagen erreichen. Die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit eines ausreichend windstarken Standorts wird bei rund 5 m/s liegen. Deshalb sollte man beim Anbieter in Erfahrung bringen, wie hoch Leistung und Erträge bei einer Windgeschwindigkeit von 5 m/s sind. Bei zertifizierten Anlagen werden die Jahres-Energieerträge i.d.r. auf Basis von 5 m/s von unabhängigen Instituten geprüft. Auch der Rotor hat einen großen Einfluss auf die Stromproduktion, da er die Windenergie quasi erntet. Bezugsgröße ist die umstrichene Rotorfläche. An windschwachen Standorten sollte deshalb eine Windturbine mit einem größeren Rotor gewählt werden. Eine pauschale Aussage darüber, wieviel Strom eine Anlage vorgegebener Leistung an einem bestimmten Standort erzeugt, ist nicht möglich. Die Hersteller können basierend auf den Windmessdaten die jährliche Stromerzeugung ungefähr berechnen. Wenn Hersteller oder Installateure pauschal hohe Jahresenergieerträge versprechen, ohne diese anhand der Winddaten zu prüfen, sollte man skeptisch werden. Beispielhafte Daten für Leistung und Ertrag von Kleinwindanlagen Um einen Eindruck zu bekommen, welche Jahreserträge durch Kleinwindanlagen unterschiedlicher Leistung erwirtschaftet werden können, wurden in der folgenden Tabelle die Daten einiger Turbinen dargestellt. Es handelt sich um Anlagen renommierter Hersteller. Die Angaben basieren vorwiegend auf Berechnungen des Bundesverband Seite 17 von 29

19 WindEnergie e.v. Beachten Sie, dass die Daten größtenteils auf Angaben der Hersteller und nicht unabhängiger Prüfinstitute beruhen. Es wird deutlich, dass erhebliche Ertragsunterschiede bei Turbinen der gleichen Leistungsklasse auftreten können. Quelle: BWE-Marktübersicht spezial Kleinwindanlagen. März Anmerkungen zur Tabelle: Alle Turbinen haben eine horizontale Rotorachse. Dies ist die am weitesten verbreitete Bauform kleiner und großer Windkraftanlagen. Bei der mittleren Windgeschwindigkeit von 4 m/s wurde von einem Formfaktor von k = 1,8, bei 5 m/s von k = 2 ausgegangen. Der Formfaktor macht eine Aussage über die Verteilung der Windgeschwindigkeit. Wie sind Kosten und Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindkraftanlage zu beurteilen? An windstarken Standorten können kleine Windkraftanlagen in Deutschland wirtschaftlich betrieben werden. Von Renditemöglichkeiten, wie sie lange Zeit mit Photovoltaik-Anlagen möglich waren, muss man allerdings Abstand nehmen. Das gilt vor allem oft für Anlagen geringer Nennleistung, die in dicht besiedelten Wohngebieten aufgestellt werden sollen. Auch wenn die Wirtschaftlichkeit eine zentrale Prämisse eines Kleinwind- Projektes ist, sollte man andere Motive wie Technik-Begeisterung, autarke Stromversorgung oder eine ökologische Gesinnung nicht außer Seite 18 von 29

20 Acht lassen. Denn dann treten Rendite-Erwartungen in der Hintergrund, so dass auch eine Kostendeckung als wirtschaftlich angesehen wird. Spezifische Investitionskosten Die Investitionskosten von Kleinwindanlagen liegen in etwa zwischen und pro Kilowatt Nennleistung. Neben der Anlage selbst beinhalten diese Angaben weitere Kostenpunkte wie Genehmigungskosten, Fundament und Wechselrichter. Tendenziell gilt: Je höher die Gesamtleistung einer Anlage, desto niedriger die spezifischen Investitionskosten pro kw installierter Leistung. Ein Landwirt oder Gewerbebetrieb mit einer 10 kw Turbine wird somit eher eine Wirtschaftlichkeit erreichen, als ein Hausbesitzer mit einer 1,5 kw Anlage. Langfristig zählen die Gesamtkosten d.h. die Investitionskosten plus laufende Kosten, die z.b. für Instandhaltung und Reparatur anfallen. Ein Windrad mit höheren Investitionskosten kann im langfristigen Betrieb durchaus günstiger sein, als eine Anlage mit geringerem Kaufpreis. Stromkosten als wichtigster Faktor für Wirtschaftlichkeit Vergleicht man in einem Katalog mehrere Anlagen, so neigt man dazu, die Nennleistung und den Gesamtpreis der Anlage als wichtigste Kennziffern wahrzunehmen. Daraus die Wirtschaftlichkeit abzuleiten, kann ein Trugschluss sein. Denn der zentrale Faktor für die Wirtschaftlichkeit einer Strom erzeugenden Anlage sind die Kosten für die Kilowattstunde Strom. Man spricht auch von Stromgestehungskosten. Wie an anderer Stelle erläutert wurde, können Anlagen der gleichen Leistungsklasse sehr hohe Unterschiede in der Jahresstromproduktion aufweisen! Eigenverbrauch erhöht Wirtschaftlichkeit in Deutschland Wenn die Kleinwindanlage an das öffentliche Stromnetz angeschlossen wird, sollten die Kosten des selbst erzeugten Stroms niedriger sein, als der Strompreis des Energieversorgers. Man spart dann Geld, wenn man den eigenen Windstrom verbraucht, da man nicht den teuren Strom des Versorgers kaufen muss. Leider ist der Tarif für ins Netz eingespeisten Strom aus kleinen Windkraftanlagen in Deutschland gering, er liegt bei ca. 9 cent pro kwh. Für die Wirtschaftlichkeit bedeutet dies: Je höher dereigenbedarf, desto Seite 19 von 29

21 höher die Wirtschaftlichkeit. Bei der Auswahl einer Turbine kann es sinnvoll sein, eine kleinere Anlage zu wählen, die weniger Strom erzeugt. Dafür steigt die Wahrscheinlichkeit, dass der Strom selbst verbraucht und nicht eingespeist wird. Wer den Windstrom in das öffentliche Stromnetz einspeist wird zum Unternehmer und muss Ertragssteuern zahlen. Vorteilhaft ist in diesem Fall die steuerliche Absetzung der Aufwendungen. Kleinwindanlage als Teil einer Inselanlage Sollte die Kleinwindanlage Teil einer Inselanlage sein, so kommt ein Vergleich mit den Strompreisen des Versorgers, als auch eine Einspeisevergütung nicht in Frage. Der Vergleichsparameter sind die Stromgestehungskosten eines alternativen Kleinkraftwerks, wie z.b. eines Dieselgenerators. Ich möchte eine Windkraftanlage kaufen, was muss ich beachten? Bevor man sich mit dem Kauf einer Kleinwindanlage beschäftigt, sollte man unbedingt zwei Aspekte klären: 1. Evaluierung der Windverhältnisse am Standort 2. Klärung der Genehmigungslage und Kontakt mit Bauamt sowie Nachbarn Nur ausreichende Windverhältnisse am Standort gewährleisten einen wirtschaftlichen Betrieb der Kleinwindturbine. Die Akzeptanz der Anlage seitens des Bauamts und der Nachbarn ist essenziell für den nachhaltigen Betrieb der Turbine. Viele Anbieter am Markt Der Markt für Kleinwindanlagen ist unübersichtlich. Für potenzielle Betreiber einer Anlage ist das Sammelsurium unterschiedlicher Hersteller und Anlagentypen schwer zu durchschauen. Eine Marktkonsolidierung wie bei Hersteller von Solarmodulen hat noch nicht stattgefunden. Vor allem im Bereich kleiner Windkraftanlagen mit vertikaler Achse gibt es Seite 20 von 29

22 viele Neueinsteiger im Markt. Beim Betrachten bunter Verkaufsbroschüren muss man eine sachlich-kritische Haltung an den Tag legen. Kleinwindkraftanlagen unterliegen während ihrer Lebenszeit einer erheblichen mechanischen Belastung, so dass nur erprobte oder zertifizierte Anlagen Sicherheit geben können. Unseriöse Angebote erkennen Vor über das Internet und auf lokalen Energiesparmessen trifft man immer wieder auf unseriöse Anbieter. Manche Hersteller locken mit hohen Renditeversprechungen und suggerieren eine Wirtschaftlichkeit der Anlage, die in der Realität nicht gegeben ist. In Einzelfällen setzen die Leistungsdaten sogar die Regeln der Physik außer Kraft, da dem Wind mehr Energie entnommen wird, als aufgrund Nennleistung und Rotorfläche theoretisch möglich wäre. Fragen Sie den Hersteller nach Referenzanlagen, mindestens drei Anlagen sollten in Deutschland installiert sein. Fragen Sie nach dem Aufstellungsort und besichtigen Sie die Anlagen vor Ort. Sprechen Sie wenn möglich mit dem Betreiber und/oder den Anwohnern. Es sollte sich um Betreiber handeln, die die Anlage selber gekauft haben. Betreiber von kostenfrei aufgestellten Pilotanlagen sind wenig geneigt, eine ehrliche Meinung über die Anlage abzugeben. Seriöse Verkäufer machen auf notwendige Standortanforderungen für Kleinwindgeneratoren aufmerksam. Das bezieht sich vor allem auf eine möglichst freie Lage des Windgenerators. Geräte und Tipps für eine Windmessung werden von guten Anbietern angeboten. Bei vorschnellen und pauschalen Aussagen, dass der Standort schon geeignet sei, sollte man skeptisch werden. Zertifizierungen und unabhängige Gutachten einer Windkraftanlage Geringes Risiko geht man beim Kauf einer zertifizierten Anlage ein. Zertifizierungen werden von unabhängigen Prüfinstituten ausgestellt und belegen die mechanische Belastbarkeit und Leistungsdaten der Anlage. Die Zertifizierung von Kleinwindkraftanlagen ist in Deutschland nicht vorgeschrieben. Gerade für kleine Unternehmen ist die Durchführung Seite 21 von 29

23 einer Zertifizierung kaum erschwinglich, da die Kosten bis zu Euro betragen können. Es gibt somit einige Anlagen, die zwar keine Zertifizierung haben, aber trotzdem eine erfolgreiche Betriebshistorie vorweisen können. Neben Schallgutachten sind Leistungsgutachten von unabhänigen Prüfinstituten wichtige Anhaltspunkte zur Beurteilung der Anlage. Die Leistung der Anlage sollte anhand von mittleren Windgeschwindigkeiten angezeigt werden, die für den Aufstellungsstandort typisch sind. Im Binnenland wird ein Standort in freier Lage eine mittlere Jahreswindgeschwindigkeit ab 3 m/s aufweisen, maximal rund 5 m/s. Die Leistung der Kleinwindanlage bei über 10 m/s ist somit nicht aufschlussreich. Es sollten Werte für Werte um 5 m/s vorhanden sein. Service und Wartung Klären Sie auch Garantie und Wartung. Sitzt der Anbieter der Anlage und Bereitsteller der Garantie in Deutschland oder in Fernost? Wer eine Anlage im Internet bestellt und diese direkt aus China geliefert bekommt, hat ggf. einen schlechten Stand, wenn die Anlage ausfällt oder ein Ersatzteil beschafft werden muss. Mehrere Wochen auf den Austausch eine defekten Teils warten zu müssen ist ärgerlich. Preis der Anlage richtig beurteilen Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit sind die Stromgestehungskosten über eine Laufzeit von 15 bis 20 Jahren und nicht der Kaufpreis der Anlage. Der Preis der selber erzeugten Kilowattstunde Strom ist das was zählt. Wenn ein Kleinwindanlage A Euro kostet, aber den Strom zu 40 Cent pro kwh erzeugt, dann wähle ich lieber die Anlage B für Euro, die aber Stromgestehungskosten von 25 Cent pro kwh über die Lebenszeit aufweisen kann. Bei der Finanzierung kann die KfW helfen. Seite 22 von 29

24 Gibt es eine staatliche Förderung für Kleinwindanlagen? EEG auf Bundes-Ebene Der wichtigste Fördermechanismus für Kleinwindkraftanlagen ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgeschrieben. Die dort definierten Einspeisetarife für kleine Windkraftanlagen sind dieselben wie für große Windkraftanlagen mit mehreren Megawatt Leistung. Aktuell beträgt die Vergütung pro eingespeister Kilowattstunde 8,93 cent/kwh. Dieser Betrag ist viel zu gering, um kleine Windkraftanlagen an vielen Standorten wirtschaftlich zu betreiben. Windkraftverbände fordern seit Jahren die Anhebung der Tarife für Kleinwindturbinen, da die Anlagen der dezentralen Stromerzeugung dienen und deshalb eher mit Photovoltaikanlagen unter 30 kw zu vergleichen sind. Ein wirtschaftlicher Betrieb kleiner Windkraftanlagen wird somit weniger durch die Einspeisung des Stroms, als durch den Selbstverbrauch unterstützt. Durch jede selbst verbrauchte Kilowattstunde spart man den Strompreis des Energieversorgungsunternehmens ein. Förderprogramme der KfW auf Bundes-Ebene Das KfW-Programm Erneuerbare Energien umfasst u.a. die Förderung von Kleinwindanlagen. Die staatseigene Bank unterstützt die Investition in eine Anlage mit günstigen Förderzinssätzen und langfristiger Finanzierung. Anträge können über die Hausbank gestellt werden. Bei den in der Regel fünf oder zehn Jahre laufenden Krediten können bis zu drei tilgungsfreie Jahre vereinbart werden. In folgendem Artikel wird die Finanzierung von kleinen Windkraftanlagen durch die KfW beschrieben. Ebenfalls vorgestellt werden Programm der Landwirtschaftlichen Rentenbank. Förderung von Kleinwindanlagen durch Bundesländer Neben dem auf bundesstaatlicher Ebene geltenden EEG können auch auf Ebene der Bundesländer Förderprogramme für Kleinwindanlagen zur Geltung kommen. Dies ist allerdings die Ausnahme. Ein positives Beispiel Seite 23 von 29

25 aus dem Saarland ist bekannt, wo im Rahmen eines Klimaschutzprogrammes Käufer von Kleinwindanlagen mit Zuschüssen gefördert werden. Förderproramme lokaler und regionaler Ebene Auf lokal/regionaler Ebene können Stadtwerke bzw. regionale Energieversorger als Unterstützer der Kleinwindkraft zu Tage treten. Ein Kontakt mit dem Versorger schadet also nicht. Als potenzielle Förderer für Kleinwindanlagen könnten sich zudem Ökostromanbieter erweisen. Für welche Zielgruppen bieten sich Kleinwindkraftanlagen besonders an? Erfolgskriterien für Kleinwindkraft-Projekte Wenn man eine Schnittmenge der Erfolgskriterien für netzgekoppelte Kleinwind-Projekte bildet, lassen sich besonders aussichtsreiche Nutzergruppen erkennen. Die Erfolgskriterien im Überblick: Hohe Leistung der Anlage, da i.d.r. die Kosten pro kw Leistung mit steigender Nennleistung sinken Hoher Eigenverbrauch des Stroms, da der ins öffentliche Netz eingespeiste Strom nur mit 8,93 cent pro kwh vergütet wird Hoher Mast für die Maximierung der mittleren Jahreswindgeschwindigkeit Standort im ländlichen Raum oder am Rande von Industriegebieten fernab von Wohngebieten und Nachbarn, das wirkt sich positiv auf die Genehmigungslage aus Offene Lage des Standorts mit hohen Windgeschwindigkeiten Seite 24 von 29

26 Landwirte und Gewerbebetriebe Erfolgsversprechende Zielgruppen sind demnach Betriebe aus der Landwirtschaft und Gärtnereien, als auch Gewerbebetriebe mit laufend hohem Stromverbrauch. Wenn Sie zu diesen Nutzergruppen gehören, sollten Sie sich unbedingt mit dem Thema Kleinwindraft auseinander setzten. Man sollte dabei aber nicht vergessen, dass nur eine individuelle Standortprüfung Klarheit über Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit des Kleinwind-Projektes geben kann. Autarke Stromversorgung mit Inselanlage Die obigen Erläuterungen haben sich auf netzgekoppelte Kleinwindanlagen bezogen. Eine sehr wichtige Zielgruppe potenzieller Kleinwind-Nutzern wurde damit außer Acht gelassen: Betreiber von Inselanlagen, die eine Stromversorgung ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz gewährleisten müssen. In Frage kommt eine breite Palette von Anwendungen, wie die Stromversorgung von Notrufsäulen und Mobilfunkmasten, als auch von Ferienhäusern oder ganzen Siedlungen. Horizontale oder vertikale Windkraftanlage welche Bauart ist besser? Bei Kleinwindanlagen unterscheidet man zwei grundlegende Konstruktionstypen: horizontale und vertikale Windkraftanlagen. Unterscheidungspunkt ist die Rotationsachse der Anlage. Horizontale Windkraftanlagen Seite 25 von 29

27 Horizontale Kleinwindkraftanlage Am weitesten verbreitet bei großen und kleinen Windkraftanlagen sind Anlagen mit horizontaler Achse und drei Rotorblättern. Vor allem durch die Präsenz der Multimegawatt-Turbinen prägen Sie das Erscheinungsbild von Windkraftanlagen. Vertikale Anlagen sind weit weniger verbreitet und muten aufgrund des Rotorblattdesigns oft futuristisch an. Ein maßgeblicher Grund für die starke Marktdurchdringung horizontaler Windkraftanlagen ist der hohe Wirkungsgrad der Anlagen. Daraus resultiert eine höhere Stromproduktion, was wiederum der Wirtschaftlichkeit zugutekommt. Vor allem für die schon länger am Markt agierenden Hersteller gilt, dass die im Praxisbetrieb gewonnenen Erfahrungswerte in die Weiterentwicklung der Anlagen geflossen sind. In Verbindung mit der Ausweitung der Serienfertigung konnte die Zuverlässigkeit der Anlagen verbessert werden. Vertikale Windkraftanlagen Vertikale Windkraftanlage Vertikale Kleinwindkraftanlagen erzeugen kaum Schattenschlag und sind fast lautlos. Deshalb bieten sich die Anlagen vor allem für urbane Standorte mit hoher Siedlungsdichte an. Ferner sind vertikale Windturbinen besser für turbulente Windverhältnisse geeignet und benötigen eine niedrigere Anlaufgeschwindigkeit. Da sich wartungsintensive Komponenten wie der Generator in Bodennähe befinden, fällt die Wartung der Anlagen leichter. Vertikale Windkraftanlagen im Vergleich mit horizontalen Anlagen 13. DEZEMBER 2011 Seite 26 von 29

28 Windkraftanlage mit vertikaler Achse Kleinwindanlagen mit vertikaler Achse wirken aufgrund ihres Designs futuristisch und erregen oft die Aufmerksamkeit des Betrachters. Doch wie sieht es mit den Fakten aus, welche technischen Unterschiede bestehen zu den gängigen Windkraftanlagen mit horizontaler Achse? Bei großen Windkraftanlagen der Megawattklasse hat sich im Laufe der Jahrzehnte ein Konstruktionstyp durchgesetzt, der das Erscheinungsbild einer normalen Windkraftanlage prägt: Anlagen mit horizontaler Achse und drei Rotorblättern, die durch eine Windnachführung gegen den Wind zeigen. Bei Kleinwindkraftanlagen herrscht ein viel breiteres Spektrum an Bauformen. Ein komplett anderer Konstruktionstyp wird durch die sogenannten vertikalen Windkraftanlagen vertreten, deren Rotorachse vertikal zum Boden aufgestellt ist. Doch wo liegen die technischen Unterschiede zu horizontalen Windkraftanlagen, welche Vorteile und Nachteile bestehen? Der entscheidende Nachteil vertikaler Windräder ist deren geringerer Wirkungsgrad. Doch Anlagen mit vertikaler Achse weisen auch Vorteile auf, die zunächst erläutert werden. Vorteile vertikaler Windräder Keine Windnachführung notwendig: Vertikale Kleinwindanlagen müssen nicht mit einer Regelung versehen werden, der den Rotor in den Wind dreht. Horizontale Anlagen verfügen in der Regel über eine Windfahne und ein Nachführungssystem. Seite 27 von 29

29 Eher geeignet für turbulente Windverhältnisse: An Standorten mit starken Luft-Verwirbelungen funktionieren Anlagen mit vertikaler Achse oft zuverlässiger als Horizontal-Läufer. Bei dauerhaft turbulenten Windverhältnissen muss man allerdings die Eignung des Standorts in Frage stellen. Niedrige Anlaufgeschwindigkeit: Vertikale Anlagen laufen schon bei geringen Windgeschwindigkeiten an und produzieren Strom. Einfache Wartung: Die wartungsintensive Komponenten wie der Generator befinden sich in Bodennähe. Bei horizontalen Anlagen befinden sich die Maschinenteile in der Gondel. Wenn der Mast nicht gekippt werden kann, benötigt man eine Hebevorrichtung oder einen Kran. Niedrige Blattgeschwindigkeiten und geringere Geräuschbelastung: Vertikale Windkraftanlagen sind leiser und eignen sich deshalb für Wohngebiete und Städte. Kein Schattenschlag: Anlagen mit horizontaler Rotorachse können bei niedrigem Sonnenstand unangenehmen Schattenwurf verursachen, bei vertikalen Anlagen kann das nahezu ausgeschlossen werden. Nachteile vertikaler Kleinwindanlagen Geringerer Wirkungsgrad: Der entscheidende Nachteil vertikaler Kleinwindanlagen liegt im geringeren Wirkungsgrad begründet. Während horizontale Anlagen eine sogenannte spezifische Leistungsausbeute von bis zu 50 % erreicht haben, liegt der Wert bei Vertikal-Läufern bei maximal 40 %. Horizontale Anlagen produzieren oft bedeutend mehr Strom als vertikale Anlagen. Hohe Schwingungen und Belastungen: Vertikale Anlagen können starke Resonanzen hervorrufen. Geringe Bauhöhe: Die Rotoren befinden sich in der Regel in Bodennähe. Horizontale Windkraftanlagen können durch einen Mast oder Turm in höhere Luftschichten gelangen. Seite 28 von 29

30 Verbreitungsgrad der Konstruktionstypen Nach einer Studie der Universität Kassel und des Fraunhofer- Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES sind auch bei den Kleinwindanlagen Horizontal-Läufer mit drei Rotorblättern zurzeit am weitesten verbreitet. Von insgesamt 118 untersuchten Anlagentypen hatten 88 % eine horizontale Achse und 12 % eine vertikale Achse. Bei den Horizontal-Läufern waren solche mit drei Rotorblättern am weitesten verbreitet. Ausblick Die Kleinwind-Branche steht noch ziemlich am Anfang, wenn man Vergleiche mit der Photovoltaik-Branche anstellt, die schon vor Jahren in die Massenproduktion gegangen ist. Der niedrigere Wirkungsgrad vertikaler Anlagen bedeutet nicht, dass sich das Konzept langfristig nicht behaupten kann. In der Photovoltaik-Branche hat sich eine Technologie mit relativ niedrigen Wirkungsgraden lange Zeit durchsetzen können. Der Hersteller von Solarstrommodulen First Solar hat eine führende Marktstellung behaupten können, obwohl der Wirkungsgrad seiner Dünnschichtmodule erheblich niedriger war, als bei herkömmlichen Modulen mit Siliziumsolarzellen. Der Grund für die starke Marktposition waren erhebliche Produktionskostenvorteile, so dass die spezifischen Investitionskosten und resultierende Stromgestehungskosten entsprechend niedrig waren. Aktuell werden die meisten Kleinwind-Projekte allerdings mit horizontalen Anlagen umgesetzt, da die höheren Wirkungsgrade eine positive Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit haben. Vertikale Anlagen können ihre Stärken bei spezifischen Standortanforderungen zur Geltung bringen, wie z.b. eine geringe Geräuschentwicklung. Seite 29 von 29