Windkraft
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Fakten, die Sie bitte vergleichen möchten!
Wirtschaflichkeit von Windanlagen
Was ist ein Windgenerator
Windrad-Windräder
Windanlagen
Was bringen Esuwi – Klein- Windanlagen?
Leitfaden zur Errichtung einer
Kleinwindkraftanlage
Wozu eine Kleinwindkraftanlage?
Die steigenden Preise der Energiewirtschaft veranlassen uns, darüber nachzudenken, etwas gegen die Preistreiberei zu unternehmen.
Es liegt nahe, die kostenlose Energie zu nutzen, um den eigenen
Stromverbrauch zu unterstützen. Sie ist leicht aufzubauen und preislich attraktiv.
Hier wollen wir gezielt auf die Möglichkeiten eingehen, die uns die Windenergiebranche bietet.
Zunächst einmal müssen wir drei Formen der Kleinwindkraftanlagen und ihrer Nutzung unterscheiden:
1. Anlagen zur Netzeinspeisung nach EEG(Erneuerbares Energie Gesetz)
2. Anlagen zur Hausnetzeinspeisung (Selbstverbrauch)
3. Anlagen zur autarken Versorgung (Inselanlagen)
zu 1.
Bei den Anlagen zur Netzeinspeisung kommt es darauf an, einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen,
bei dem der produzierte Strom ins öffentliche Netz eingeleitet wird. Ein Zähler hält die Anzahl der
erzeugten Kilowattstunden fest, nach dem dann eine Vergütung durch den Energieversorger erfolgt.
Hier werden pro Kilowattstunde derzeit je nach Tarif zwischen 9 und 11 Cent vergütet (Stand 2010/11).
Der Anlagenbetreiber ist selbstständiger Unternehmer und mit dem Energieunternehmen vertraglich
verbunden.
Wir finden diese Anlagen meist auf landwirtschaftlichen, ausgewiesenen Flächen.
zu 2.
Bei den Anlagen zur Hausnetzeinspeisung soll der erzeugte Strom direkt ins eigene Hausnetz
einfließen. Dieser Strom wird vorrangig verbraucht, so dass nur noch der Mehrbedarf vom
Energieversorger eingekauft wird.
Dies erfolgt mittels eines Netzwechselrichters, wie wir ihn von Photovoltaikanlagen kennen. Einige
Netzwechselrichter müssen vom Elektriker fest angeschlossen werden, andere Modelle wiederum
können einfach in eine Steckdose eingesteckt werden, was den Montageaufwand und damit
entstehende Kosten erheblich reduziert.
Hierbei handelt es sich meist um kleine Anlagen, die speziell in Wohngebieten Einzug finden. Man
sieht sie auf Dächern oder als Freilandaufstellung.
zu 3.
Bei den Anlagen zur autarken Versorgung handelt es sich um sogenannte Inselanlagen.
Diese Inselanlagen kommen überall dort zum Einsatz, wo entweder kein Feststromanschluss
vorhanden ist, oder als sogenannte Backup Systeme, um bei einem evtl. Stromausfall eine
Versorgung sicherzustellen.
Bei diesen Anlagen wird die erzeugte Energie mittels eines sogenannten Ladereglers in spezielle
Batterien geleitet. Aus diesen Batterien lässt sich dann bei Bedarf der Strom entnehmen, entweder als
Niederspannung von z.B. 12 oder 24Volt, oder aber mittels Spannungswandler auf 230V oder 380V umformen.
Wie funktioniert eine Windkraftanlage?
Um ein besseres Verständnis zu erhalten, wie eine Windkraftanlage aufgebaut ist, wollen wir uns
einige verschiedene Varianten anschauen und vergleichen. Dazu wollen wir jedoch nicht allzu
technisch ausführen, um den Überblick zu behalten.
Es gibt zwei grundlegende Bauarten von Windgeneratoren:
Generator mit Getriebe
Die im Wind enthaltene Strömungsenergie setzt den Rotor einer Windkraftanlage (WKA) in
Bewegung.
Durch die Drehung des Flügels entsteht mechanische Energie, die auf einen Generator übertragen wird.
Dieser Generator wandelt die mechanische Energie in elektrische Energie um.
Entsprechend der Generatorbauart ist zwischen Rotor und Generator ein Getriebe geschaltet.
Durch die Veränderung der Windgeschwindigkeit ändern sich auch die Drehzahl einer WKA und die
Stromfrequenz am Generator. Der so nicht nutzbare Strom (Ungleichmäßiger Wechselstrom) wird
dann durch den nach geschalteten Frequenzumrichter erst in Gleichstrom und dann in netzverträglichen
Wechselstrom umgewandelt.
Vorteil:
· langsamere Drehzahlen ermöglichen durch Übersetzung und Getriebe eine hohe Spannung
Nachteil:
· hoher Wartungsaufwand, somit kostenintensiver Unterhalt.
Getriebelose Generatoren
Die Windenergie setzt den Generator in Bewegung. Die Energie wird direkt als Bewegungsenergie
mittel einem Magneten in Strom umgewandelt und abgeführt.
Diese Art von Generatoren gibt es als Innen- oder Aussenläufer, je nach Anordnung der Magnete.
Dieses Prinzip finden wir z.B. in Fahrraddynamos wieder.
Vorteile:
· Einfach aufgebaut, ohne Wartungsaufwand
· hohe Drehzahl lässt die Flügelsilhouette schnell "verschwinden" und transparent erscheinen
· hohe Effizienz bei kleiner Bauform
Nachteil:
· eine höhere Geräusch Belastung bedingt durch die höheren Drehzahlen
Geschichte der Windkraftanlagen
Die heutigen Windkraftanlagen entwickelten sich aus der Windmühlentechnik und dem Wissen über
die Aerodynamik. Die ersten Anlagen zur Stromerzeugung sind Ende des 19. Jahrhunderts
entstanden.
1920 zeigte Albert Betz, dass physikalisch bedingt höchstens 59,3 Prozent der Energie des Windes
nutzbar sind. Seine Theorie zur Formgebung der Rotorblätter ist auch heute noch Grundlage für die
aerodynamische Auslegung der Anlagen.
Mit dem Stromeinspeisungsgesetz von 1991 begann der Aufschwung der Windenergie auch in
Deutschland. Ende der 1990er-Jahre sorgten die politischen Rahmenbedingungen für einen Boom der
Windkraftanlagenhersteller und förderten die industrielle Fertigung. Die Entwicklung führte zu immer
größeren Anlagen mit verstellbaren Rotorblättern und variabler Drehzahl.
Heutige Bauformen
Es gibt unterschiedliche Arten von Windgeneratoren. Folgende Bauformen sind am Markt zu finden:
Horizontalläufer: Windkraftanlagen mit horizontaler Rotorachse müssen der Windrichtung
nachgeführt werden. Der Generator ist horizontal drehbar auf dem Mast angebracht. Eine
Windfahne dreht den Generator automatisch in den Wind.
Vertikalläufer: Windkraftanlagen mit vertikaler Rotationsachse gibt es unter anderem als
Savonius-Rotor oder Darrieus-Rotor. Hierbei wird die Anlage nicht in den Wind nachgeführt.
Wenn man sich an den großen Windanlagenbauern orientiert, stellen wir schnell fest, dass für
effektive Anlagen ausschließlich die Horizontalläufer, d.h. die klassischen "Windmühlen" zum Einsatz
kommen. Dies beobachten wir, wenn wir durch das Land fahren und die Windparks betrachten.
Daher werden wir zunächst auf die klassische Bauform unsere Überlegungen zur Anschaffung einer
Kleinwindanlage ausweiten.
Leistung einer Windanlage
Die Nennleistung, manchmal auch als installierte Leistung bezeichnet, gibt eine Windkraftanlage bei
der Nennwindgeschwindigkeit ab. Sie ist immer größer als die Auslegungswindgeschwindigkeit und
liegt meist zwischen 12 und 16 m/s (Windstärke 6 bis 7 Bft). Oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit
wird die Leistung der Anlage konstant gehalten, da sonst die Belastungen auf alle
Anlagenkomponenten zu Überlastungen führen würden.
Bei sehr großen Windgeschwindigkeiten
wird die Anlage abgeschaltet, um Schäden zu vermeiden.
Größere Anlagen 2 oder 3 KW sind vom Installationsaufwand in Wohngebieten meist nicht mehr machbar
und vor allem finanziell nicht mehr als wirtschaftlich zu betrachten.
Bei einer Windanlage ist davon auszugehen, dass die angegebene Nennleistung meist nur selten und
in Böen erreicht werden kann.
Vielmehr ist die Dauerleistung entscheidend, die in der Regel mit ca. 30% der Nennleistung erreicht werden kann!
Beispiel: Wir entscheiden uns für eine Kleinwindanlage mit einer Nennleistung von 3000 W. Diese
werden bei einer Windgeschwindigkeit von 9,5m/s erreicht. Da wir jedoch keine konstante
Durchschnittswindgeschwindigkeit von 9,5 m/s haben, legen wir einen Durchschnitt von 4-5m/s zugrunde
(Durchschnittliche Werte für norddeutsche Tiefebene).
Hier werden bei unserer Beispielanlage der ca. 850 Watt an Dauerleistung erzeugt.
Diese Dauerleistung führt zu 20,4 kw Leistung am Tag. (850 W x 24Std.)
Der Jahresertrag solch einer Anlage kann mit ca. 7500 kw angegeben werden!
(vorausgesetzt die Windverhältnisse stimmen).
Einige Standorte werden sicherlich weniger einige aber deutlich mehr als die vorausgesagten Werte erreichen, da unterschiedliche
Faktoren der Aufstellung unterschiedliche Wirkungen auf die Erträge haben werden.
In Zeiten des Internets können wir uns jedoch in verschiedenen Internetforen die Erträge von
Kleinwindanlagen unseres ausgewählten Typs von Betreibern ansehen.
Wichtig bei Windanlagen ist die sogenannte Anlaufgeschwindigkeit. Dies ist die Geschwindigkeit, bei
der die Anlage anfängt sich zu drehen. Dabei wird allerdings noch kein Strom produziert. Erst wenn
die sogenannte Einschaltgeschwindigkeit erreicht wird, ist die Anlage in der Lage, den erzeugten
Strom umzusetzen.
Viele Windkraftanlagen haben ein magnetischen Haltmoment, der wie bei einem Fahrraddynamo einen Anlaufwiderstand bietet.
Erst wenn der Wind stark genug weht, kann dieser überwunden werden, so dass die Anlage anläuft.
Einige Anlagen laufen ohne Haltemoment. Diese sind dann klar im Vorteil,
wenn andere noch nicht genug Wind bekommen, um anzulaufen.
Wichtig ist bei der Produktauswahl eine Anlage rauszusuchen, die bei möglichst wenig Wind anläuft.
Wir werden viele Tage im Jahr haben, an denen der Wind nicht optimal weht. Dann ist es von Vorteil,
eine Anlage zu besitzen, die zumindest etwas Strom produziert, anstatt zu stehen.
Viele Hersteller werben mit horrenden Leistungskurven und Angaben von Nenngeschwindigkeiten.
Diese Leistungsangaben sind bei so hohen Windgeschwindigkeiten, die wir im Jahresdurchschnitt
niemals erreichen werden.
Überlegungen zur Anschaffung
Bevor wir uns überlegen, eine Kleinwindanlage zu errichten gibt es einige Punkte, über die es
nachzudenken gibt.
Zunächst einmal muss geklärt werden, wozu die Windanlage dienen soll. Zur Hausnetzeinspeisung
oder als Inselanlage.
Wenn wir uns über den Einsatzzweck im Klaren sind, werden wir den ausgewählten Standort prüfen
müssen.
Bei der Aufstellung eines Windgenerators spielt eine Vielzahl von Faktoren eine Rolle.
· Ist die Hauptwindrichtung frei von Hindernissen, die Verwirbelungen verursachen können?
· Ist der Generator hoch genug, um die Windenergie optimal auszunutzen?
· Welche durchschnittliche Jahreswindgeschwindigkeit habe ich vor Ort?
· Kann der Generator gefahrlos auf- und zu Wartungsarbeiten wieder abgebaut werden, bzw. erreicht werden?
· Brauche ich eine Genehmigung? (Nachbar, Baubehörde, sonstiges)
Wind
Sicherlich ist das Windvorkommen von größter Bedeutung für die Errichtung einer Kleinwindanlage.
Die meisten Leute haben "immer Wind". Das mag in den meisten Fällen zunächst auch richtig sein.
Nun kommt es aber vornehmlich auf die Windenergie an, nicht auf die verwirbelten Winde, die uns
jede Woche den Gelben Sack durch den Garten wirbeln, oder sonntags das Kaffeegedeck vom Tisch
wehen.
Leider überschätzen wir die gefühlten Winde immer mit der tatsächlichen
Windgeschwindigkeit, die uns ein Messgerät anzeigen wird.
Eine Kleinwindanlage kann nur effektiv arbeiten, wenn der Energiegeladene Windstrom ausgenutzt
werden kann.
Dazu bietet Ihnen www.esuwi.com die Möglichkeit der Windmessung, im Shop unter Dienstleistungen.
Wenn wir also die Latte aus der Dachluke halten und merken, dass bei einem Meter über dem First
die Bänder sehr unruhig wehen, hilft nur die Ausbringung in die Höhe. Wenn die Bänder stramm
stehen, sollten wir noch einen guten Meter "Nachschlag" geben.
Wenn es um die Jahresdurchschnitts-Windgeschwindigkeit geht, finden wir Hilfe im Internet. Dort gibt
es vom Wetterdienst Windkarten für die jeweilige Region, auch Seewetterstationen und
Surfstationen geben Auskunft über die vorherrschenden Winde.
Mast
Ist nun der passende Ort für eine Installation gefunden, muss der Mast ausgesucht werden. Da der
Mast so hoch wie möglich sein sollte, wäre es sinnvoll, das man den Mast so ausführt, das man zu
Wartungsarbeiten an den Windgenerator kommen kann.
Wird der Mast schlanker ausgeführt muss dieser je nach Höhe mehrmals abgespannt werden.
www.esuwi.com bietet für alle Windkraftanlagen grundsätzlich unterschiedliche Varianten an.
· Der abgespannte Mast.
· Der starre Turm ohne Spannseile.
· Der hydraulisch klappbarer Mast.
Genehmigung
Ob Sie eine Baugenehmigung für Ihre Kleinwindanlage bis 10m brauchen oder nicht, hängt in der Regel
immer vom jeweiligen Bundesland und des örtlichen Bauamtes ab.
Aber ab einer Bauhöhe über 10m benötigen Sie in jedem Fall eine Baugenehmigung.
www.esuwi.com bietet für alle Windkraftanlagen grundsätzlich die Übernahme der Bauvoranfrage
sowie auch die Übernahme des Bauantrags an.
Kosten einer Kleinwindanlage
Die Kosten für die Anschaffung einer Kleinwindanlage z.B. der Esuwi 03-58-12 sind überschaubar.
Mit dieser Anlage erzielen sie vom ersten Tag an einen positiven Deckungsbeitrag!
Die entsprechenden Wirtschaftlichkeitsberechnungen entnehmen sie bitte den Datenblättern, die wir zu jeder
angebotenen Windkraftanlage unter „ Return of Invest „ zum download für Sie bereitstellen.
Sie sollten sich jedoch im Vorfeld über die verschiedenen Anlagetypen und Leistungsklassen
ausführlich informieren.
Weitere Daten im PDF Format:
