Die eigene Kleinwindkraftanlage KWA Vata H5 WESpe ein Beitrag zur Energiewende und zur Energie-Infrastruktur der Zukunft Grundlagen Möglichkeiten Grenzen
Rudolf Lüneborg Ökowärme Meisterbetrieb für erneuerbare Energien Heizen mit Holz Wärme aus der Sonne Mini-Blockheizkraftwerke Wärmepumpen Sachverständigenund Planungsbüro Öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger im Installateur- und Heizungsbauerhandwerk Schwerpunkt : Erneuerbare Energien Energieberatung TGA-Fachplanung
Was ist die BEG? Eine Genossenschaft, von Bürgern für Bürger gegründet im Februar 2010 in Hagen Baut Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien Aktiv in der Region Ennepe-Ruhr-Kreis und Hagen (Teile des Postleitzahlengebietes 58xxx und Umgebung)
Das will die BEG aktiven Umwelt- und Klimaschutz betreiben Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern schaffen Unsere Region auf 100 % erneuerbare Energien umstellen Die Wertschöpfung in unserer Region erhöhen Dezentrale Energieversorgung vorantreiben Gewinne für unsere Mitglieder erwirtschaften
BEG: Aktueller Stand Oktober 2012 199 Mitglieder mit einer Einlage von 517.000 Bisheriges Investitionsvolumen: 1,8 Mio. Dachnutzungsverträge mit dem Ennepe-Ruhr-Kreis, mit 4 Städten und 3 Wohnungsgesellschaften 28 Bürger-Solarstromanlagen mit 820 kwp
Nicht nur Sonnenstrom (Klein-) Windanlagen in Bürgerhand Strom aus Wasserkraft Foto: Zotlöterer Foto: Envergate
Was sind Kleinwindanlagen? Technisch: Rotorfläche < 200 m², Radius ca. 8 m, Durchmesser ca. 16 m Nach dem EEG: Installierte Leistung bis 50 kw Planerisch: Beachtung aller Baugesetze (BauGB, BImSchG, BauNVO, etc.) Windenergieerlass (unterschiedlich je Bundesland) Anlagen unter 50 m Anlagengesamthöhe (= Nabenhöhe + ½ Rotor)
Kleinwindanlagen(KWA) in NRW Windenergie-Erlass NRW vom 11.07.2011 KWA = Anlagen bis 50 m Gesamthöhe KWA gelten als bauliche Anlagen nach 2 BauO NRW Baugenehmigung Gebäudestatik Abstandsflächen Schallschutz Standsicherheit Denkmalschutz Immissionsrichtwerte nach Nr. 6.1 TA Lärm müssen eingehalten werden Zulässig als untergeordnete Nebenanlage in allen Baugebieten ( 14 BauNVO) Voraussetzung: KWA dient dem primären Nutzungszweck des Grundstücks. Erfüllt, wenn Eigenenergieerzeugung für das Grundstück > 50 % Änderung der BauO NRW ( 65) seit Dezember 2011: KWA ist baugenehmigungsfrei - bis 10 m Gesamthöhe und 3 m Rotordurchmesser, außer in reinen Wohngebieten
Leistungseinteilung der KWA (1) I. Mikrowindanlagen bis 1,5 kw Nennleistung - Eigenverbrauchsanlagen mit Batteriespeicher - Bestandteil einer autarken Insellösung (Off-Grid) - meist Niederspannung 12 48 V=, auch netzgekoppelt 230 V~ - Jahresenergieertrag (im Mittel, windhöffig): 300-500 kwh/a II. Hauswindanlagen 1,5 5 kw - Freie Aufstellung, in Wohngebieten möglich, max. Höhe 10 m auch integriert an das Gebäude (Dachmontage) - Überschusseinspeisung in das öfftl. Netz, extra Stromzähler - Jahresenergieertrag: 1.000 2.500 kwh/a
Leistungseinteilung der KWA (2) III. IV. Hofstellenanlagen 5 30 kw - Selbstversorgung in ländl. Regionen außerhalb von Siedlungen Freistehender Mast, 20-30 m hoch - Überschusseinspeisung in das öfftl. Netz (On-Grid) - Landwirtschaft, Gartenbau, Kleingewerbe - Jahresenergieertrag: 5.000 20.000 kwh/a Gewerbliche Anlagen 30 50 kw - Einsatz im Außenbereich, freistehender Mast bis 50 m hoch - Überschusseinspeisung(On-Grid) dreiphasig in das Netz - Landwirtschaft, Gewerbe mit dauerhaft hohem Eigenverbrauch - Jahresenergieertrag: 20.000 35.000 kwh/a
Bauformen von KWA Horizontalanlagen Vorteile: - höherer Wirkungsgrad und Energieertrag - Aufstellungshöhe wird nicht durch Schwingungsresonanzen limitiert Vertikalanlagen Vorteile: - geringere Schallemissionen - kaum Schattenwurf - einfache Wartung (Maschinenteile in Bodennähe) - Niedrige Anlaufgeschwindigkeit - geeignet für turbulente Windverhältnisse Quelle: BWE
Installationsvarianten einer KWA Freifläche - Betonfundament Fassade nicht empfehlenswert Dach Mast / Turm - Schwingungen / Resonanzen / Geräusche im Gebäude möglich elastische Lagerung - Satteldach: Anlagenmast mit Rohrschellen - Flachdach: Stahlrahmen-Standfuß - Material: Holz / Alu / Stahl / Kunststoff - Problem: hohe Windlasten, Resonanzen - Masthöhe: Standard 10-18 m - Mast benötigt Abspannungen: große Fläche! - Turm: fest in Fundament eingespannt - Kippvorrichtung vereinfachte Wartung - Kostenfaktor! Bis zu 25 % der KWA WindTronics BTPS 6500 (2,3 kw - D= 1,82 m) (Varianten bis 160 V)
Standortwahl (1) Welcher Standort scheint geeignet? ausreichender Platz zur freien Anströmung möglichst großer Abstand zu Hindernissen - in Hauptwindrichtung (NW-SW) freie Sicht - Abstand min. 2- bis 4-fache Mastlänge Beachtung von Schattenwurf und Lautstärke EasyWind 6 DC (7,5 kw - D=6m) (48 / 250 / 384 V)
Standortwahl (2) Wieviel bringt mein Standort? Grundsätzlich gilt für alle KWA: Je höher der Mast, je freier die Anströmung, desto größer der Jahresertrag. Einzig sinnvoll und dringend empfohlen: Eigene Windmessung; genau an dem Standort und in der Höhe, wo später die Windanlage stehen soll. Enflo 0110 (1,0 kw - D a =1,53m) (incl. Wechselr. 230V)
Windmessung (1) Was wird zur Windmessung benötigt? Anemometer für die Windgeschwindigkeit + evtl. Windfahne für die Windrichtung (Teleskop-) Mast mit Abspannern Batterie-Stromversorgung (24 V=) Datenlogger mit Auswertung Kosten: ca. 1.500 (Selbstbau)
Windmessung (2) Die Alternative: Fertige Messanlage: alle Komponenten zusammen: - Mast 10 m : 1.823,- - Mast 15 m : 2.180,- INENSUS aelog 3 Lieferung in einer wiederverwendbaren Holz-Transportbox
Windmessung (3) Erstes Fazit: ohne genaue Windmessung über mind. 1/2 Jahr mit kontinuierlicher Datenaufzeichnung (Logging) ist keine zuverlässige Entscheidung zum Bau eines Kleinwindrades seriös möglich. Ein gutes Windmessgerät kostet ca. 2.000,-. Vermietung möglich (so z.b. INENSUS, ca. 500 + Kaution) Die Auswahl der KWA erfolgt dann nach der mittleren Jahres-Windgeschwindigkeit. Vorsicht mit den Herstellerangaben! envergate ev600m (10,0 kw - D=4m) (400V / 3-phasig)
Wirtschaftlichkeit von Kleinwindanlagen Lohnt sich eine Kleinwindanlage wirtschaftlich überhaupt? Ein klares Jein! Entscheidend sind genaue Messungen der Windbedingungen am Standort. Die Zeit arbeitet mit steigenden Energiepreisen immer für Kleinwindanlagen. Orientierung mit Berechnungstool auf www.windmonitor.de quietrevolution 5 (6,0 kw - D=3m) (400V, 3-phasig)
Wirtschaftlichkeit und Windhöffigkeit Betrachtung der örtlichen Windverhältnisse Leistung und Stromertrag Pmech = 0,5 x ρ x A x v³ Pelektr. = Pmech x Leistungsausbeute m/s W/m² 2 5 3 17 4 39 5 77 6 132 Nach mehrmonatiger Windmessung können die Windbedingen beurteilt werden Mittlere Windgeschwindigkeit für KWA: Mind. 4 m/s in Rotorhöhe (ca. Windstärke 3) Abstände zu Hindernissen und Gebäuden: - Zu Bäumen, etc.: Mind. 20-mal so groß wie die Hindernisshöhe - Direkt neben einem Gebäude: Mind. Masthöhe: 1/3 höher als das Gebäude
Typische KWA-Herstellerangaben KWA von Sonkyo Energy (Spanien) Nennleistungen bei 11,5 m/s!
Wirtschaftlichkeit und Geld Investitionskosten: - Anschaffung (BWE, 2011): 750 4.000 pro installiertem kw - dazu: Planung, Genehmigung, Aufbau, Fundament, Netzzugang Betriebskosten: Wartung, Versicherung, Reparatur, Nutzungsdauer - Mikro-/Hauswind (5 kw): 16 ct/kwh, - Hofstellen (30 kw): 3,5 ct/kwh Stromentstehungskosten und Vergütung: - Nabenhöhe 10m: ca. 35 ct/kwh, - Nabenhöhe 20m: ca. 20 ct/kwh - Vergütung nach EEG: 8,93 ct/kwh - Strompreis (orts- und tarifabhängig): 21 26 ct/kwh Zweites Fazit: Kleinwindanlagen sind Eigenverbrauchsanlagen
Beispiel: envergate (CH) Größenvergleich Vertikalturbinen
10 kw - KWA auf einem Kaufhausdach Masthöhe: 9m D= 4m, H= 6m
5 kw - KWA (FD 6.4-5000) D= 6,40 m F= 32,17 m² www.mein-drehstrom.de
Mastaufrichtung und abgespannte Anlage 6 kw, Masthöhe = 9m Gewicht (ohne Mast): 450 kg 7,5 kw, Masthöhe = 15m Gewicht (ohne Mast): 363 kg
Kleinwind für die Zukunft! Kleinwind + Solar Hybrid (Beisp. LED-Straßenbeleuchtung) www.prevent-germany.com www.becgreen.ca Kleinwind + Smart Grid www.environment-green.com Kanalbrücke bei Ede, Niederlande mit Black 300 Kleinwind + E-Mobil-Speicher
Welche Anlage ist die Richtige? Vertikaloder Horizontal- Turbine? Die Diskussion ist eröffnet! 7,5 kw, D= 6m 6 kw, D= 3m Hervorragend: www.kleinwindanlagen.de von Uwe Hallenga