_Gebäudetechnik
Klein-Windkraftanlagen
Ist von Windkraft oder -energie die Rede, so ist die kinetische Energie von Wind gemeint, also die bewegten Luftmassen der Atmosphäre, die mit technischen Mitteln nutzbar gemacht und meist zur regenerativen Stromerzeugung verwendet wird. Je nach Größe und Leistung kann man im Wesentlichen zwischen Groß- und Kleinwindenergieanlagen (KWEA) unterscheiden. Mit KWEA haben Hausbesitzer oder Grundstückseigentümer die Möglichkeit, den Wind als zusätzlichen Energielieferanten zu nutzen und beispielsweise andere regenerative Quellen zur Strom- oder Warmwassererzeugung zu unterstützen. Die Anlagen liefern eine maximale Leistung von 50 kW und dürfen eine Höhe von 30 Metern nicht überschreiten.
Gallerie
Anwendungsarten
In Europa werden Kleinwindkraftanlagen zur Erzeugung von Strom
eingesetzt. Während bei netzgekoppelten Anlagen der Strom ins
öffentliche Netz eingespeist wird, ist bei Inselanlagen kein
Anschluss ans Stromnetz notwendig. Statt den Strom einzuspeisen,
wird er entweder sofort verbraucht oder in einer Batterie bis zur
bedarfsweisen Entnahme gespeichert.
Funktionsweise
Im Grunde handelt es sich bei einer KWEA um eine normale
Windkraftanlage. Die einzigen Unterschiede zu herkömmlichen
Windanlagen bestehen in der Höhe, Nennleistung und Platzierung der
Kleinwindanlage. Wenn starker Wind auf die Rotorblätter trifft,
beginnen sie sich zu drehen. Diese Windkraft wird im Inneren des
Windrades in Strom umgewandelt, der uns anschließend mit Energie
versorgt. Das Herzstück für die Stromerzeugung bildet dabei der im
Rotor eingesetzte Umwandler oder Generator, der alle anderen Teile
zusammenfügt.
Bauformen
Bei Kleinwindkraftanlagen unterscheidet man wie bei den
Großturbinen zwischen Rotorblättern mit horizontaler oder
vertikaler Achse. Trotz der recht großen Formenvielfalt haben sich
auch hier Anlagen mit drei Rotorblättern, horizontaler Achse und
einem gegen den Wind gerichteten Rotor mit aktiver Nachführung
durchgesetzt. Hierbei handelt es sich durchweg um Auftriebsläufer:
Die auf die Rotorblätter strömende Luft verursacht einen
aerodynamischen Auftrieb durch das Vorbeiströmen am Blatt. Der
entscheidende Vorteil von horizontalen Windkraftanlagen gegenüber
Vertikal-Läufern ist deren höherer Wirkungsgrad und die entsprechend höheren
Erträge.
Kleinwindkraftanlagen bedürfen wie die Großturbinen einer Baugenehmigung. Wesentliche Grundlage hierfür sind die Bauordnungen der Bundesländer. In manchen Bundesländern sind kleine Windräder bis zehn Meter Höhe genehmigungsfrei.
Standort
Für den erfolgreichen Betrieb einer Kleinwindkraftanlage ist eine
windstarke Lage erforderlich. Essenziell ist die freie Anströmung
des Windes aus der Hauptwindrichtung, die möglichst nicht durch
Hindernisse blockiert wird. In Deutschland ist dies meist von West
nach Ost. Demnach kommen westliche Randlagen bebauter Gebiete,
Hang- oder Hügellagen, aber auch Wasserflächen zum Aufstellen einer
Windanlage infrage. Ob der Standort jedoch wirklich geeignet ist,
lässt sich durch die am Ort vorherrschende, mittlere
Jahreswindgeschwindigkeit ermitteln.
Generell sollte die Windturbine an einem frei stehenden Mast oder Turm befestigt sein, der fest mit dem Erdboden verankert ist. Dachmontagen sind ebenfalls möglich, wobei geneigte Dächer sich eher als ungünstiger Standort erweisen. Hoch gelegene Flachdächer hingegen sind gut geeignet.
Leistung und Erträge
Für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindanlage
sind neben den Kosten die Erträge der entscheidende Faktor.
Tendenziell gilt: Je höher die Leistung und die Rotorfläche einer
Anlage und je höher die mittlere jährliche Windgeschwindigkeit,
desto höher die Jahresstromerträge. Da die Windverhältnisse an
einzelnen Standorten erheblich differieren können, sind allgemeine
Aussagen zu den Erträgen einer Anlage schwierig. In der folgenden
Tabelle werden die Jahreserträge von Anlagen unterschiedlicher
Leistung angegeben. Dabei wurden unterschiedliche Windverhältnisse
herangezogen:
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