In Deutschland sind große Windenergieanlagen (WEA) weit verbreitet und deckten im Jahr 2020 bereits 24 Prozent des bundesweiten Strombedarfs ab. Es gibt jedoch auch kleinere Anlagen, sogenannte Kleinwindenergieanlagen (KWEA), die dezentral Strom erzeugen können und somit zur Energiewende beitragen.
Kleinwindkraftanlage fürs Einfamilienhaus: 3er Check
Unabhängiger mit Windkraft
Der erzeugte Strom aus KWEA kann vor allem für private Haushalte, landwirtschaftliche Betriebe, Gewerbebetriebe oder öffentliche Einrichtungen genutzt werden. Trotz ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind KWEA in Deutschland bisher nur eine Nische. Wirtschaftlich gesehen können KWEA nur an windstarken Standorten betrieben und vor allem für den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms genutzt werden.
KWEA werden jedoch nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen als Option zur Stromversorgung in Betracht gezogen. Im Zuge der Energiewende besteht bei vielen auch immer mehr der Wunsch, den eigenen Strombedarf mit erneuerbaren Energien zu decken und unabhängig von großen Energieversorgern zu sein. Darüber hinaus können Unternehmen, die eine KWEA auf ihrem Betriebsgelände errichten, dies auch als Möglichkeit nutzen, sich als innovativ, nachhaltig und ökologisch orientiert zu präsentieren.
Wann ist eine Windkraftanlage "klein"?
Es gibt keine einheitliche Definition für KWEA. Im internationalen Vergleich definiert die World Wide Energy Association (WWEA) eine maximale Leistung von 100 Kilowatt (kW) als Abgrenzung zu großen WEA. Rechtlich betrachtet gilt in Deutschland jede Anlage mit einer Gesamthöhe von bis zu 50 Metern als KWEA. Die technische Norm IEC 61400:2 definiert KWEA als Anlagen mit einer maximalen überstrichenen Rotorfläche von 200 Quadratmetern.
Die Stromerträge hängen von verschiedenen Faktoren ab:
- Nennleistung
- Nabenhöhe
- Rotorfläche
- Windgeschwindigkeit und -verteilung am konkreten Standort
- Turbulenzgrad und Schräganströmung
- Wirkungsgrad der Turbine
- Lebensdauer und Störungsempfindlichkeit
Förderung für Kleinwindkraftanlagen (KWEA)
Fördermöglichkeiten für KWEA werden durch das Programm 270 Erneuerbare Energien der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) angeboten, das die Finanzierung von Anlagen zur Stromerzeugung aus Windkraft unterstützt. Die KfW finanziert bis zu 100 Prozent der Investitionskosten. Eine Voraussetzung für die Förderung ist, dass während des Förderzeitraums ein Teil des produzierten Stroms aus der KWEA ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Der Kredit ist hauptsächlich für Privatpersonen, Landwirte, Unternehmen, gemeinnützige Organisationen und Genossenschaften angedacht.
Die Landwirtschaftliche Rentenbank bietet ebenfalls Fördermöglichkeiten an und hat keine Voraussetzung zur Teileinspeisung des erzeugten Stroms aus der KWEA.
Es empfiehlt sich, sich regional umzuschauen und nach Fördermöglichkeiten bei Stadtwerken, Energieversorgern und Ökostromanbietern zu erkundigen.
Welcher Standort ist für ein Windrad geeignet?
Eine kleine Windanlage ist nur dann sinnvoll, wenn der Standort sehr gut geeignet ist und es möglichst keine Hindernisse in der Hauptwindrichtung gibt, die den Wind bremsen könnten. Der Wind sollte sozusagen „Anlauf nehmen“ können, um optimale Erträge der Kleinwindkraftanlage zu erzielen.
Im ungünstigsten Fall können bereits Büsche und Gebäude stören. Selbst ein kleiner Wald in 50 Metern Entfernung macht den Standort ungeeignet. Wer auf einer exponierten Höhe lebt, hat grundsätzlich bessere Voraussetzungen. Allerdings gilt auch hier: Vor und hinter dem Windrad müssen freie Flächen vorhanden sein.
Windenergie zu Hause nutzen
Kleine Windkraftanlagen können einen Teil des Strombedarfs im eigenen Haushalt decken. Sie werden an einem Mast im Garten oder auf dem Dach des Einfamilienhauses installiert. Im Gegensatz zu Photovoltaikanlagen, die Strom aus Sonnenenergie gewinnen, funktionieren diese Windkraftanlagen auch nachts. Die einzige Voraussetzung ist, dass ausreichend starker Wind weht. KWEA drehen sich zwar bereits bei ruhigem Wind, erreichen aber ihre volle Leistung erst bei Geschwindigkeiten ab 10 m/s.
Ohne Messinstrumente kann man den starken Wind daran erkennen, dass er hörbar ist und größere Zweige sich an den Bäumen bewegen. Bei schwachem Wind, wenn nur Blätter und dünne Zweige im Umfeld der Bäume in Bewegung geraten, erreichen Kleinwindräder oft nur etwa 20 Prozent ihrer Leistung. Ein Windrad, das laut Herstellerangabe 1.000 Watt erzeugen kann, würde in diesem Fall nur 200 Watt leisten. Zum Vergleich: Ein neuer Kühlschrank mit Gefrierfach, der ein ständiger Stromverbraucher im Haushalt ist, benötigt etwa 150 Watt.
Wie funktioniert Windkraft?
Windräder wandeln die kinetische Energie des Windes in mechanische Energie um, die dann zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Der Wind bringt mehrere Rotoren, die um eine Achse angebracht sind, in eine Drehbewegung, wodurch ein Generator elektrische Energie erzeugt.
Kleinwindräder, die oft nicht mehr als 30 Kilowatt leisten, befinden sich typischerweise in unmittelbarer Nähe zu Verbrauchern.
Verschiedene Arten von kleinen Windrädern
In der Kleinwindkraft gibt es horizontale und vertikale Windräder. Horizontale Anlagen, bei denen sich die Rotoren um eine horizontale Achse drehen, funktionieren ähnlich wie große Anlagen. Sie erreichen ihre höchste Leistung, wenn sie optimal im Wind stehen und müssen daher immer dem Wind nachgeführt werden.
Vertikale Windräder, bei denen sich die Rotoren um eine vertikale Achse drehen, laufen dagegen unabhängig von der Windrichtung. Sie sind zwar weniger anfällig für starke Böen, arbeiten leiser und erzeugen kaum Vibrationen, haben jedoch einen geringeren Wirkungsgrad. Bei gleicher Windstärke erzeugen vertikale Windräder also weniger Strom als horizontale.
Kosten und Rentabilität von kleinen Windrädern im Garten
Die Rentabilität eines Windrads im eigenen Garten hängt von verschiedenen Faktoren ab. Aufgrund der geringen Vergütung von etwas mehr als 6 Cent pro eingespeister Kilowattstunde ins öffentliche Netz sollten kleine Windräder immer für den Eigenverbrauch genutzt werden. Dadurch muss weniger Strom vom Versorger gekauft werden. Wirtschaftlich ist eine Kleinwindkraftanlage dann, wenn die Kosten für Installation und Betrieb des Windrads niedriger sind als die Preise für Strom aus dem öffentlichen Netz. Die potenziellen Einsparungen hängen hauptsächlich von der Windgeschwindigkeit am Standort ab.
Kleinwindkraftanlagen in Größen von 1 bis 15 Kilowatt sind bereits ab 3.000 Euro erhältlich. Es gibt auch ganz kleine Lösungen mit geringeren Leistungen (zum Beispiel fürs Wohnmobil oder Gartenhäuschen), die schon ab wenigen hundert Euro erhältlich sind.
Die Rentabilität einer Windkraftanlage kann nur nach einer Windmessung bestimmt werden, die oft von den Anbietern der Kleinwindkraftanlagen selbst durchgeführt wird. Neben dem Standort ist auch die Auswahl des passenden Windrads entscheidend für den erfolgreichen Betrieb der eigenen Anlage. Mittlerweile bieten viele Hersteller Mini-Windkraftanlagen an, die zu den Windverhältnissen am Standort passen. Wenn alles optimal ist, kann man mit einer guten Kleinwindanlage von 15 Kilowatt Nennleistung an einem Standort mit gutem Wind (mittlere Windgeschwindigkeit 4 Meter pro Sekunde) etwa 1.500 Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugen.
Was muss man beim Aufstellen einer KWEA beachten?
Zunächst sollten Sie prüfen, ob für die Installation eine Baugenehmigung erforderlich ist. WEA bis 10 m Höhe sind in Baden-Württemberg verfahrensfrei gestellt. Daher erfordern Kleinwindanlagen bis zu dieser Höhe grundsätzlich kein baurechtliches Verfahren und somit keine Baugenehmigung. Die Einhaltung der öffentlich-rechtlichen Vorschriften sind in eigener Verantwortung sicherzustellen.
Wenn das Windrad auf dem Dach installiert werden soll, ist es ratsam, vorher einen Statiker zu konsultieren. Insbesondere horizontale Windräder können während des Betriebs Vibrationen erzeugen, die das Gebäude nicht beeinträchtigen dürfen. Außerdem müssen die Geräusche, die von den rotierenden Anlagen verursacht werden, innerhalb der gesetzlichen Vorgaben bleiben. Diese werden durch die Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (kurz: TA Lärm) geregelt.
Warum eine Baugenehmigung trotzdem sinnvoll ist
Je mehr Menschen in einem Gebiet leben, desto höher ist das Potenzial für Konflikte mit Anwohnern in der Nähe eines kleinen Windrads. Deshalb kann es schwierig sein, eine Kleinwindkraftanlage in einer Stadt oder in einem Wohngebiet zu errichten. Baurechtlich spricht man von der „Errichtung im Innenbereich“.
Um Konflikten vorzubeugen, ist es ratsam, eine Baugenehmigung zu beantragen, die nach der Installation der Anlage Rechtssicherheit gewährleistet. Geeignete Standorte für kleine Windräder in städtischen Gebieten sind beispielsweise Grundstücke am Rand von Siedlungen. Besonders vorteilhaft sind Vororte mit offener Bebauung und großen Grundstücken. Die wichtigste Voraussetzung ist, dass der Wind ungehindert auf den Rotor treffen kann. Andere Gebäude und Bäume können den Wind blockieren und Turbulenzen verursachen.
Das richtige Windrad wählen
Transparente Erfahrungswerte, Testberichte von unabhängigen Instituten und Bewertungen von unabhängigen Branchenexperten geben Auskunft über eine hohe Qualität der Windräder selbst.
Verbraucherschützer empfehlen außerdem, gesunde Skepsis walten zu lassen, wenn Hersteller damit werben, dass ihre Windräder durch ein spezielles Design besonders viel Strom erzeugen können. Selbst die beste Anlage kann nicht mehr Energie aus dem Wind gewinnen, als tatsächlich vorhanden ist. Eine doppelte Windgeschwindigkeit führt zu einer achtfachen Ausbeute - eine halbe Windgeschwindigkeit nur zu einem Achtel, unabhängig davon, wie ausgeklügelt das Windrad ist.