In Teil 1 dieses Beitrages wurden wichtige Voraussetzungen für den Einsatz einer Kleinwindkraftanlage und die dafür nötigen Genehmigungs- und Beschaffungsschritte beschrieben.
In diesem zweiten Teil geht es nun um die verschiedenen Anlagentypen und Betriebsweisen sowie weitere, für einen optimalen Betrieb wichtige Aspekte.
Anlagentypen
Grundsätzlich werden Anlagen mit horizontaler und vertikaler Rotorachsen unterschieden, dabei sind horizontale Anlagen die am häufigsten umgesetzte Variante. Beide haben ihre Vor- und Nachteile.
Horizontale Anlagen
Hier unterscheidet man zwischen Luv- und Leeläufern. Luvläufer benötigen zur Windnachführung eine Windfahne oder eine Windrichtungsmessung und einen Stellmotor, sowie ein Getriebe. Leeläufer dagegen nutzen den Rotor selbst zur Nachführung, dieser steht somit immer im Wind.
Wesentlich ist eine funktionierende Sturmsicherung, weil zu große Windstärken ein Risiko für die Kleinwindkraftanlagen sind und zu Schäden führen können. Die Sturmsicherung dreht die Anlage aus dem Wind, bremst sie oder bringt sie ganz zum Stillstand.
Leeläufer und Luvläufer
Vertikale Anlagen
Dieser seltener anzutreffende Anlagentyp weist im Vergleich zu horizontalen Anlagen einen geringeren Wirkungsgrad auf, da sich immer ein Teil des Rotors gegen den Wind bewegt. Die Vorteile dieses Typs sind dafür, dass sie unempfindlicher gegenüber Änderungen der Windrichtung sind, weniger Schallemissionen haben und weniger Schattenwurf erzeugen.
Zwei gängige Varianten sind hier der Darrieus Rotor und der Savonius Rotor. Zu letzterem zählt z.B. das Kleinwindkraftwerk LuvSide, das sogar mit dem „Best of“ des Industriepreises 2016 ausgezeichnet wurde.
Darrieus Rotor
Darüber hinaus gibt es noch verschiedene Sonderformen, über die hier schon berichtet wurde. Hier eine kleine Auswahl: Viadukt mit Windturbine, „Dutch Windwheel“, Archimedes, Urbane Windenergie, Windrad ohne Räder….
Betrieb
Wie bei der Photovoltaik können Kleinwindkraftanlagen einerseits netzgekoppelt, andererseits auch als Inselanlage betrieben werden.
Netzbetrieb
Der erzeugte Strom wird von einem speziell auf das Erzeugerprofil von Kleinwindkraft abgestimmten Wechselrichter in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt. Wie bei der Photovoltaik ist auch hier eine Feinabstimmung des Wechselrichters sowie der gesamten Regelungselektronik für einen optimierten Betrieb besonders wichtig. Dieser wird natürlich auch über einen möglichst hohen Eigenverbrauch begünstigt. Darauf sollte die Anlagengröße abgestimmt werden.
Inselbetrieb
Ein Inselbetrieb eignet sich überall dort, wo unmittelbar keine Netzversorgung vorhanden ist, etwa auf Almhütten, für Ferienhäuser oder auf Segelschiffen, oder auch für Siedlungen in Entwicklungsländern. Der erzeugte Strom wird in einer Batterie gespeichert, über einen Wechselrichter können dann bei Bedarf gängige Elektrogeräte betrieben werden. Die Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage ist hier aufgrund der günstigen zeitlichen Ergänzung sinnvoll.
Resümee
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kleinwindanlagen in vieler Hinsicht noch mit Problemen zu kämpfen haben.
Da wäre zunächst der umfangreiche und aufwändige Genehmigungsprozess (s. Teil 1 dieses Beitrags) zu erwähnen.
Zum anderen ist da noch die Zuverlässigkeit – leider gibt es Anlagen, die den Testbetrieb bei turbulenten Windsituationen nicht bestehen. Hier sind die Anlagenerrichter gefordert, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit zu verbessern. Zertifizierungsverfahren könnten hier ebenfalls unterstützen.
Auch sollten realistische Ertragskurven angegeben werden – wenn prognostizierte Erträge von den tatsächlichen stark abweichen, ist das für einen gutes Image nicht sehr förderlich.
Bleibt nicht zuletzt die Wirtschaftlichkeit: auch hier gibt es Optimierungspotenzial. So könnte die Entscheidungsfindung für Interessenten durch Förderungen erleichtert werden. Wenn dann die Anzahl an verlässlichen und gut funktionierenden Anlagen steigt, werden sich letztlich auch die Anschaffungs- und Errichtungskosten verringern.
Kleinwindanlagen sind also noch nicht so etabliert wie Photovoltaikanlagen – sie haben aber zweifellos das Potenzial, ihren Anteil an einer dezentralen, zukunftsfähigen Energieversorgung beizusteuern.
Bildquelle: L. Lackner, A. Schernhammer
