Technisches

Der Energieertrag einer Anlage hängt von mehreren Faktoren ab:

Anlagenleistung

Die Anlagennennleistung wird in kW angegeben und liegt für

  • Kleinstwindanlagen unter 1,5 kW, für
  • Anlagen zur Installation auf Gebäuden zwischen 1,5 und 5 kW und für
  • Anlagen, die den Stromverbrauch eines Haushalts (teilweise) abdecken können über 5 kW.

Über die Volllaststunden wird der Ausnutzungsgrad einer Windkraftanlage beschrieben. Sie berechnen sich aus dem Jahresertrag dividiert durch die Anlagennennleistung und weisen im Kleinwindbereich Werte von 300 bis 1500 h auf. In einer Studie des Landes NÖ gemeinsam mit der AEE (Arbeitsgemeinschaft Erneuerbare Energie) NÖ-Wien wurde der Ertrag von 13 Kleinwindkraftanlagen in Niederösterreich ausgewertet. Als ein Ergebnis der Studie wurde ein Durchschnittswert von 567 Volllaststunden berechnet. Die schlechte Wahl einiger Standorte hatte dabei den größten Einfluss auf dieses Ergebnis.

Rotorfläche

Entscheidend für den Ertrag einer Anlage ist nicht nur die Leistung, sondern in erster Linie die Rotorfläche, mit welcher der Wind „geerntet“ wird. Für eine 10 kW Anlage liegt diese typischerweise zwischen 30 und 55 m2, je nachdem, ob eine Anlage für einen Standort mit Starkwind oder Schwachwind ausgelegt ist. Außerdem ist wesentlich, dass der Generator in einem Bereich arbeitet in dem er einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Ein unnötig überdimensionierter Generator weist zwar einen hohen Leistungswert aber bei einem Schwachwindstandort einen niedrigen Gesamtwirkungsgrad auf. Eine Anlage sollte daher immer an den Standort angepasst sein.

Windgeschwindigkeit:

  • Maßgeblich für den Ertrag ist vorrangig die mittlere Windgeschwindigkeit am Standort der Anlage. Sie sehen in der Grafik eine beispielhafte Leistungskurve, die von Anlage zu Anlage variiert.
  • Die Leistung nimmt mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit zu. Dh. doppelte Windgeschwindigkeit = achtfache Leistung.

Höhe der Anlage:

  • Die Windgeschwindigkeit nimmt mit der Höhe der Anlage zu. Die Turmhöhe sollte idealerweise mindestens 20 Meter betragen. Hier kann es aber Schwierigkeiten mit der Bauordnung geben.

Hindernisse:

  • Gebäude, Bäume oder Hügel verursachen Turbulenzen in der Windströmung und beeinflussen den Ertrag einer Windkraftanlage. Als Maß für die Beschaffenheit eines Geländes dient die Rauhigkeit.
  • Für einen hohen Ertrag und eine geringe Störungsanfälligkeit ist eine geringe Rauhigkeit von Vorteil.
  • Die Anlage sollte entweder zehn mal die Höhe der Hindernisse von diesen entfernt sein oder der Turm sollte mindestens die doppelte Hindernishöhe aufweisen.

Lage der Anlage:

  • Der Standort ist für den Energieertrag essentiell. Klarerweise gibt es Regionen in denen mehr oder weniger Wind vorherrscht. Windkraftplanungsbüros bieten eine entsprechende Windmessung oder eine Beratung anhand von Windkarten an. Sie finden eine Liste der Planungsbüros hier auf der Seite der IG Windkraft: www.igwindkraft.at/?mdoc_id=1000102#2.

Blitzschutz:

  • Wichtig für eine funktionierende Anlage ist auch ein zuverlässiger Blitzschutz, sonst können Komponenten bei jedem kleinem Unwetter kaputt gehen.

Schallemissionen:

  • Moderne Anlagen erzeugen wenig Lärm, der Großteil des Geräusches kommt vom aerodynamischen Schall.
  • Bei der Recherche zur Lärmemission von Kleinwindkraftanlagen stößt man auf unterschiedliche Erfahrungswerte. Einzelne Hersteller sprechen von einem Geräuschpegel von einem normalen Kühlschrank. Andere Messungen gehen von einem Niveau von 5-10 Dezibel über dem Umgebungslärm aus. Relevante Größen sind der Abstand zu den Nachbarn, die Turmhöhe und die Lärmniveau-Unterschiede zwischen den Windgeschwindigkeiten. Es ist zu beachten, dass in der Nacht der Umgebungslärm bedeutend geringer ist und auch zu dieser Zeit das Windrad Ihre Nachbarn nicht unverhältnismäßig belästigen soll. Die Einholung von Erfahrungswerten von Referenzanlagen ist daher empfehlenswert.
  • Bei großen Windkraftanlagen darf die errechnete Lärmbelästigung von Anrainern oft nur ca. 30 Dezibel betragen. Der Standort der Anlage und der gute Wille der Nachbarn sind äußerst wichtig bei der Umsetzung Ihres Projektes.
  • Eine weitere Richtlinie stammt von der Weltgesundheitsorganisation (WHO), welche besagt, dass der Wert an der Fensteraußenseite eines benachbarten Gebäudes 45 Dezibel nicht übersteigen darf.

Schattenwurf:

  • Der Schattenwurf einer Kleinwindkraftanlage ist relativ gering.
  • Steht eine Anlage knapp bei einem Wohngebäude, muss der Schattenwurf auf jeden Fall berücksichtigt werden.

Es gibt unterschiedliche Ausführungen von Kleinwindkraftanlagen:

  • horizontale Achse (Höchster Wirkungsgrad – siehe Betz’scher Leistungsbeiwert)
  • vertikale Achse (Darrieus, Savonius)
  • unterschiedliche Flügelanzahl
  • Anlagen zur Netzeinspeisung
  • Anlagen für den Inselbetrieb (Batteriespeisung)

Wichtig ist bei den Produkten, die technischen Angaben kritisch zu betrachten:

  • Wie hoch ist der prognostizierte Jahresertrag?
  • Bei welchem Mittelwert der Windgeschwindigkeit ist dieser angegeben?
  • Wie hoch sind die Volllaststunden beziffert? (realistisch 300 – 1500)
  • Auf welcher Nabenhöhe befindet sich die Anlage?
  • Gibt es Referenzanlagen?
  • Gibt es belegbare Daten zur Leistungskurve? Bedenken Sie, dass die Leistungskurven gerne im Windkanal gemessen werden, wo es 100% laminare Anströmungsverhältnisse gibt und die Turbulenzen nicht abgebildet werden.
  • Bedenken Sie, dass Windräder auf Haus-Dächern oft sehr laut sind und den Schall ins Haus transportieren.
  • Sind Schallmessungen vorhanden?
  • Hat die Anlage einen guten Blitzschutz?
  • Wie sieht es mit der Garantie aus? Wie lange läuft sie, welche Schäden deckt sie (Blitz, Abnützung etc.)
  • Ist die Ersatzteil-Lieferung und die Wartung auch in ein paar Jahren noch realistisch? Desto näher sich die Produktionsstätte befindet, desto wahrscheinlicher ist dies.
  • Aus ökologischer Sicht ist die Recycling-Fähigkeit der Anlage interessant.

Ein großes Problem bei Kleinwindkraftanlagen ist eine bislang fehlende Zertifizierung, über die jedoch in Deutschland nachgedacht wird. Teilweise werden von Herstellern/Verkäufern Jahreserträge und Leistungkurven suggeriert, die physikalisch nicht möglich sind. Als wertvollste Entscheidungsgrundlage für ein Produkt gilt die Erfahrung aus einer bereits in Betrieb gegangenen Anlage.

Advertisements

%d Bloggern gefällt das: