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Technology Review

Großes Interesse an kleinen Windrädern

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Kleinwindanlagen mit Leistungen zwischen einem halben und ein paar Dutzend Kilowatt (kW) sind international mittlerweile sehr gefragt. Deutschland hinkt diesem Boom allerdings hinterher, berichtet Technology Review in seiner aktuellen Ausgabe 8/2011 (ab morgen am Kiosk oder ab sofort online im heise-Shop zu bestellen).

Immerhin hat die renommierte Windmesse „new energy husum“ im vergangenen Jahr einen eigenen Bereich für dieses Marktsegment geschaffen. Denn allein in China sind nach Angaben der Messe bereits rund eine halbe Million Anlagen installiert. Auch in Dänemark und Großbritannien boomt die Windkraft für Dach und Garten – laut aktueller Marktstudie des Bundesverbandes Windenergie (BWE) wurden allein in Großbritannien von 2005 bis 2009 über 10000 Kleinwindanlagen mit einer Kapazität von insgesamt 20 Megawatt aufgestellt. Nur in Deutschland kamen die kleinen Windräder bisher nicht recht in Schwung. Von den knapp 22000 hierzulande aufgestellten Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von mehr als 27000 Megawatt entfallen lediglich 4000 Stück auf das Segment unter 5 kW. Doch neuerdings rennen Kunden auch in Deutschland den Kleinwindrad-Produzenten die Türen und Messestände ein. Das behauptet zumindest Thomas Endelmann, Sprecher des Anfang 2009 gegründeten Bundesverbands Kleinwindanlagen (BVKW).

Dabei haben kleine Windanlagen zunächst einmal handfeste physikalische Nachteile gegenüber ihren großen Geschwistern. Als Faustregel für Windräder gilt: Wird ihr Rotordurchmesser verdoppelt, vervierfacht sich ihre Leistung. Große Anlagen arbeiten also weitaus effizienter als kleine. In einer vom Bundesverband Windenergie (BWE) bei der TU Berlin in Auftrag gegebenen Studie haben Experten berechnet, unter welchen Umständen sich eine Kleinwindanlage dennoch lohnt. Das Fazit: Kleinwindräder seien „potenziell wirtschaftlich“ – ihre Stromgestehungskosten betragen je nach Standort und Anlagentyp 11,3 bis 32,6 Cent pro Kilowattstunde. Das ist zwar noch weit entfernt von den 4,5 bis 8,5 Cent ausgewachsener Windkraftanlagen, aber oft bereits günstiger als der Strom einer Photovoltaik-Dachanlage.

Doch das allein nutzt einem privaten Windmüller zunächst wenig. Bei der Windkraft hingegen wird der Strom einer wenige Kilowatt starken Anlage genauso vergütet wie der eines Multi-Megawatt-Windparks: mit zunächst 9,2 Cent, nach fünf Jahren mit 5,5 Cent. Die Autoren der BEW-Studie fordern deshalb, das Einspeise-Entgelt auch bei der Windkraft von der Größe der Anlage abhängig zu machen.

Doch auch ohne nennenswerte Förderung können sich Kleinwindanlagen unter bestimmten Umständen rechnen. „Kleine Windräder können den Wind zwar nicht so gut abgreifen wie die großen“, sagt Hartwig Schwieger, Geschäftsführer des Kleinwindrad-Herstellers PSW-Energiesysteme im niedersächsischen Celle. Aber dafür werde die Energie auch dort erzeugt, wo sie gebraucht werde. Vor allem für Insellagen ohne Netzanschluss sei das wichtig – etwa bei Handymasten, Segelbooten, Wohnmobilen oder abgelegenen Ferienhäusern. Selbst mit Netzanschluss kann der Eigenverbrauch von Windenergie sinnvoll sein – schließlich liegt der Preis für Strom aus der Steckdose mit rund 25 Cent pro Kilowattstunde oft über den von der BEW-Studie errechneten Erzeugungskosten.

Entscheidend für eine gute Windausbeute ist jedoch, dass die Anlage zu den örtlichen Windverhältnissen passt. Einige Windräder arbeiten bei schwächerem Wind effizienter, andere kommen besser mit frischen Brisen zurecht. Was die Auswahl der richtigen Kleinwindanlage zusätzlich erschwert: Der Markt ist extrem unübersichtlich und agil. Da gibt es kleine und mittelständische Betriebe, die in handwerklicher Eigenarbeit fertigen, großindustrielle Produktion internationaler Konzerne und Billigware aus Fernost. Entsprechend groß sei auch die Spreizung der Qualität, so Verbandssprecher Endelmann. Eine weitere offene Baustelle bei der Einführung von Kleinwindanlagen ist der Wechselrichter: Bisher werden meist Geräte verwendet, die für die Photovoltaik entwickelt wurden. Diese reagieren aber meist zu träge, um die schnellen Leistungsschwankungen kleiner Rotoren ausgleichen zu können. Spezial-Wechselrichter für kleine Windräder kommen gerade erst auf den Markt.

Bei der Frage, welches Konstruktionsprinzip das beste ist, müssen hingegen auch Experten passen. „Es kommt vor allem auf den Geschmack des Kunden an“, sagt Schwieger. Einigen sei eine moderne optische Erscheinung wichtiger als der letzte Prozentpunkt Wirkungsgrad. Ein klassischer – bisher unentschiedener – Streitfall ist die Frage nach horizontaler oder vertikaler Achse. Betrachtet man die reine Energie-Effizienz, scheint die Sache klar zu sein: Der Wirkungsgrad von Windrädern mit vertikaler Achse ist etwa 30 bis 50 Prozent niedriger als eine gleich große Anlage mit der üblichen horizontalen Achse. Andererseits müssen Vertikalläufer nicht dem Wind nachgeführt werden und sparen sich so aufwendige und anfällige Regelungstechnik. Zudem kommen sie mit wechselnden Windrichtungen und Böen besser klar und eignen sich deshalb gut für den Einsatz in Städten. (wst)