Mit einem privaten Windkraftwerk kann man seinen eigenen Ökostrom erzeugen und sich etwas unabhängiger von den herkömmlichen Energiequellen sowie den immer weiter steigenden Strompreisen machen. Eine Windkraftanlage im Garten oder auf dem Dach liefert das ganze Jahr über biologisch einwandfreien Strom und kann eine sinnvolle Investition sein. Hier erklären wir, was man über Windräder zur privaten Stromerzeugung wissen sollte, was es kostet und was man beim Kauf einer solchen Anlage beachten sollte.
Windkraftwerk im Garten oder auf dem Dach?
Es gibt zwei Möglichkeiten, ein eigenes Windkraftwerk zu betreiben. Eine ist das Windrad auf einem Mast im Garten, die andere ist ein kleines Windrad oder eine Turbine auf dem Dach. Für den effektiven Betrieb ist es wichtig, dass das Windrad von einem sauberen Luftstrom angetrieben wird. Das bedeutet, dass der Wind möglichst frei und gradlinig auf die Rotoren treffen sollte.
Auf dem Dach ist das nur bedingt möglich, da der Wind durch das Dach selbst verwirbelt wird und eben nicht wie in einem konstanten Strahl gerader Linien durch die Turbine strömen kann. Es ist schwierig, ein Windkraftwerk auf dem Dach so positionieren, dass ideale Windbedingungen herrschen. Manchmal kann bereits ein Meter Positionsunterschied einen großen Effekt haben, was die Menge erzeugter Energie angeht.
Ein weiterer Nachteil ist die Geräuschentwicklung. Das Windrad selbst mag an sich leise sein, allerdings erzeugt es in der Regel auch Vibrationen, die sich direkt auf das Gebäude übertragen. Dadurch kann es drinnen lauter klingen als draußen, was bei einem Doppelhaus auch zu Ärger mit den Nachbarn führen kann. Zudem sollte vor dem Kauf ein Statiker hinzugezogen werden, welcher prüft, ob das Dach die Belastung durch Druck und Bewegung auch dauerhaft aushält.
Windkraftanlagen für den Garten sind meist effizienter und leistungsfähiger. Natürlich können sich die Nachbarn auch daran stören, vor allem, wenn es so steht, dass die rotierenden Rotorblätter ständig Schatten auf deren Terrasse oder Fenster werfen.
Grundlegend ist eine Windkraftanlage im Garten aber empfehlenswerter als eine auf dem Dach, allein schon aufgrund der Lautstärke und der größeren Energieausbeute.
Verschiedene Arten von Windkraftanlagen
Es gibt unterschiedliche Arten von Windkraftanlagen. Die am meisten verwendete ist die horizontale Windkraftanlage. Die Achse des Rotors befindet sich in einer horizontalen Position, genau wie es bei den großen Windkraftanlagen auch ist. Die Rotoren sind vertikal angebracht, sodass der Wind sie von vorne treffend optimal in Rotation versetzen kann.
Daneben gibt es vertikale Windkraftanlagen, von denen sogenannte Auftriebsläufer am weitesten verbreitet sind. Die Achse ist vertikal angebracht, zeigt also nach oben. Die Rotorblätter sind ebenfalls vertikal angebracht und meist gekrümmt. Das hat den Vorteil, dass es mehr oder weniger egal ist, aus welcher Richtung der Wind weht. Bei gebogenen Rotorblättern sorgt auch verwirbelter Wind, der von unten kommt, für den nötigen Antrieb.
Auftriebsläufer drehen sich teils schneller als die Windgeschwindigkeit, was sie theoretisch effizienter macht als horizontale Windkraftanlagen. In der Praxis ist der Wirkungsgrad aber vergleichsweise klein. Solche Anlagen haben einen Wirkungsgrad von nur bis zu 40 Prozent, was deutlich unter dem liegt, das eine horizontale Windkraftanlage zu leisten vermag. Diese erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 60 Prozent.
Abgesehen von den Windrädern gibt es auch Windturbinen, die sich primär für den Einsatz auf dem Dach eignen. Dabei handelt es sich meist um Kleinstwindanlagen, welche nicht sonderlich effizient sind und nur eine geringe Leistungsfähigkeit haben. Eine Windkraftanlage im Garten ist in der Regel vorzuziehen.
Wie finde ich den optimalen Standort? Ist eine Baugenehmigung nötig?
Grundlegend dürfen privat betriebene Windkraftanlagen bis zu 50 Meter hoch sein, wobei bei der Gesamthöhe auch die Rotorblätter mitgezählt werden. Für 50 Meter ist allerdings auch schon ein ziemlich großes Grundstück nötig, um die Anlage sinnvoll errichten und betreiben zu können.
Der wichtigste Faktor ist zunächst der Wind. Der ideale Standort ist der mit den besten Windverhältnissen. Der Ertrag steigt und fällt mit der Stärke, Konstanz und Gradlinigkeit des Luftstroms. Ein Windrad, in dessen Nähe in der Hauptwindrichtung große Bäume stehen, kann nicht so effizient arbeiten wie eines, das auf dem freien Feld steht.
Als ideal gilt eine Position, in der man stehend in die Hauptwindrichtung blickend möglichst weit freie Sicht hat. Perfekt ist es, wenn man bis zum Horizont blicken kann. Allerdings ist es ebenfalls wichtig, dass es am Standort auch genügend Wind gibt. Ein Windrad dreht sich auch bei einem recht lauen Lüftchen. Das bringt aber kaum etwas, da die Stromausbeute in diesem Fall minimal ist.
Da ein Windrad prinzipiell wie ein Dynamo am Fahrrad funktioniert, passt der Vergleich damit ganz gut. Wenn man langsam fährt, kann man nachts kaum etwas sehen, da die Fahrradlampe nur ein wenig vor sich hin glimmt. Bei schnellerer Fahrt ist die Sicht dann gut, weil genug Strom produziert wird, um die Lampe hell erstrahlen zu lassen. Als Faustregel kann man sagen, dass sich ein Ort gut eignet, an dem sich häufig die Äste größerer Bäume im Wind bewegen und man das Rascheln der Blätter vernehmen kann. Eine professionelle Windmessung kann aber generell nie schaden, bevor man in ein eigenes Windkraftwerk investiert.
Windräder unter einer Höhe von zehn Metern sind in Deutschland fast überall genehmigungsfrei erlaubt. Aber trotzdem sollte man sich vorher über die regionalen Bestimmungen informieren. Für größere Anlagen kann eine Baugenehmigung erforderlich sein. Zumindest gelten in den meisten Kommunen bestimmte Mindestabstände zur Grundstücksgrenze oder anderen Gebäuden auf dem Grundstück.
Zur eigenen Sicherheit sollte ein Windrad zur privaten Stromerzeugung mindestens so weit weg vom eigenen Haus stehen, wie es inklusive Rotorblätter hoch ist. Sollte das Windrad zum Beispiel durch einen Sturm umfallen ist das schon schlimm genug. Wenn es dann auch noch auf das eigene Haus fällt ist der Schaden noch viel größer.
Auch wenn der Aufbau rechtlich erlaubt ist, sollte man versuchen, den nachbarschaftlichen Frieden zu bewahren. Sollte der Schatten der Rotorblätter im Wohnzimmer der Nachbarn für eine Art „flimmern“ sorgen, wäre deren Ärger vermutlich verständlich. Auch die Lautstärke kann ein Faktor sein, zumal Geräusche, die am Tag absolut in Ordnung sind, während der Nacht, wenn die meisten der nicht bewusst wahrgenommenen Alltagsgeräusche fehlen, durchaus störend sein können.
Eine gute Kommunikation mit den Nachbarn wäre im Vorfeld der Entscheidung für ein eigenes Windkraftwerk sicherlich von Vorteil.
Welche Größe sollte ein eigenes Windrad haben?
Generell sind große Windräder besser als kleine. Auf die Höhe kommt es an. Je höher sich der Rotor befindet, desto weniger verwirbelt ist die Luft, wodurch dieser effektiver arbeiten kann. Bis zu einer Höhe von 10 Metern ist nahezu überall keine Baugenehmigung notwendig. Es ist jedoch trotzdem ratsam, sich bei den lokalen Behörden zu informieren, welche baurechtlichen Regelungen es gibt.
Private Windkraftanlagen haben häufig eine Höhe von 20 — 25 Meter. Gemessen wird hierbei nicht nur der Mast, sondern die Strecke vom Boden bis zur höchsten Stelle, welche die Rotoren erreichen.
Die meisten privaten Windräder haben Rotoren mit drei Flügeln bzw. Rotorblättern. Je größer und länger diese sind, desto stärker können sie angetrieben werden. In diesem Falle trifft „viel hilft viel“ tatsächlich zu.
Was kostet ein eigenes Windkraftwerk?
Die Kosten einer eigenen Windkraftanlage lassen sich schwierig pauschal benennen. Man kann jedoch sagen, dass man mit rund 5.000 Euro pro Kilowatt Leistung rechnen sollte. Es wäre unklug, bei dieser Investition zu sparen. Es sollte schon eine hochwertige Windkraftanlage sein. Das ist zwar relativ teuer, dafür arbeiten diese Geräte jedoch in der Regel leiser und effizienter. Außerdem sind sie langlebiger und weniger wartungsbedürftig, was die Instandhaltungskosten niedrig hält.
Wird der selbst erzeugte Ökostrom nicht veräußert, sondern ausschließlich privat zu Hause verbraucht, lohnt sich die Investition in einen Energiespeicher. Strom muss in dem Moment verbraucht werden, in dem er produziert wird. Ohne einen entsprechenden Speicher geht die überschüssige Energie verloren.
Gibt es Fördermittel für private Windkraftwerke?
Die Investition in ein eigenes kleines Windkraftwerk wird beispielsweise durch die KfW gefördert. Es gibt zwar keinen Kostenzuschuss, aber sehr günstige Kredite mit niedrigen Zinssätzen.
Auch die Energieversorger selbst fördern die Anschaffung von energieerzeugenden Windrädern. Hier lohnt es sich, bei den Anbietern nachzufragen, ob und inwiefern es Fördermöglichkeiten gibt. Bei Ökostrom-Anbietern, die ausschließlich Ökostrom erzeugen, gibt es solche Förderprogramme häufiger. Wie diese aussehen ist von Anbieter zu Anbieter unterschiedlich.
Ansonsten gibt es die Möglichkeit, selbst erzeugten Strom aus Windkraft in das Stromnetz einzuspeisen. Pro Kilowattstunde bekommt man in etwa sechs bis neun Cent.
Lohnt sich ein eigenes Windrad zur Energieerzeugung?
Leider nur bedingt. Das Problem ist, dass ein Windrad nur Strom erzeugt, wenn es windig ist. Zudem ist die Leistungsfähigkeit von Windrädern in einer Größe, die für privaten Betrieb geeignet sind, nicht enorm groß. Im Gegensatz zu Photovoltaik funktionieren Windkraftwerke aber auch nachts, was ein Vorteil ist. Für die autarke Energieversorgung leistet so ein Windrad zu wenig. Es kann jedoch eine sinnvolle Unterstützung sein, um die immer weiter steigenden Energiekosten im Griff zu behalten.
Eine Kilowattstunde kostet mittlerweile im Schnitt über 30 Cent. Für eine Kilowattstunde, die ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird, bekommt man etwa 6 — 9 Cent. Das lohnt sich kaum. Allerdings spart jede selbst produzierte und genutzte Kilowattstunde eben auch 30 Cent. Es wird daher allgemein von Verbraucherzentralen und Experten empfohlen, den Strom selbst zu verbrauchen. Das bringt im aus wirtschaftlicher Sicht schlichtweg mehr.
Im Endeffekt dauert es eine gefühlte Ewigkeit, bis die Anschaffungs- und Instandhaltungskosten des Windrads durch den erzeugten Strom egalisiert sind und man anfängt, Gewinne zu erwirtschaften. Es ist mehr oder weniger eine technische Spielerei aus Neugier und umweltschützenden Interessen. Wenn man die Jahresproduktion eines durchschnittlichen Windkraftwerks auf privatem Grund nimmt, kann man sagen, dass sie ausreicht, um einen modernen großen Kühlschrank zu betreiben. Hinzu kommen noch ein paar Kleingeräte.
Windkraft ist auch eine sinnvolle Ergänzung zu einer Photovoltaikanlage. Solarzellen liefern im Winter weniger Strom als im Sommer und am Tag deutlich mehr als in der Nacht. Ein Windrad produziert auch während der Nacht und im Winter Strom, aber natürlich nur, wenn der Wind weht.
Eigenes Windkraftwerk kaufen – Was beachten?
Das eigene Windkraftwerk sollte sorgfältig ausgewählt werden. Ein sehr wichtiger Aspekt ist die Höhe, denn je höher das Windrad, desto größer die Ausbeute. Der Wind weht in zehn Meter Höhe schlichtweg stärker als in fünf Meter Höhe. Je niedriger das Windrad, desto stärker wird die Luft durch Gebäude oder Bäume verwirbelt, wodurch das Windrad nicht so gut angetrieben wird, wie es könnte.
Die Größe der Rotorblätter ist ebenfalls sehr wichtig. Ein Faktor ist der Durchmesser des Rotors. Man kann sagen, dass sich relativ betrachtet der Ertrag vervierfacht, wenn sich der Durchmesser verdoppelt. Ein Rotor mit zwei Metern Durchmesser kann viermal so viel Energie produzieren wie es einer mit nur einem Meter Durchmesser könnte.
Ebenso sind möglichst großflächige Rotorblätter von Vorteil. Der Wind hat dort mehr Angriffsfläche, die bewegt werden kann. Auf der anderen Seite sind große Rotorblätter auch schwerer als kleine. Hier gilt es, die lokalen Windeigenschaften zu berücksichtigen. Weht der wind im Schnitt eher stark, sind große Rotorblätter durchaus sinnvoll. Ist es meist eher ein laues Lüftchen, wären evtl. kleinere Flügel die bessere Wahl, da diese leichter in Rotation zu versetzen sind.
Die Nennleistung der Turbine ist vernachlässigbar. Sie gibt an, wie viel Strom das Windrad maximal produzieren kann. Zwar ist dieser Wert durchaus wichtig, die maximale Auslastung wird allerdings nur selten erreicht. Viel wichtiger ist der Wirkungsgrad. Dieser sollte möglichst hoch sein und sagt aus, wie viel Strom das Windrad in etwa produziert, wenn der Wind nicht so stark weht, dass die Leistung der Turbine gänzlich ausgereizt wird.
Private Windräder haben eine Leistung von bis zu 25 Kilowatt. Die Leistung sollte man anhand des eigenen Strombedarfs auswählen. Vom Preis-Leistungs-Verhältnis her sind Windräder mit 2,5 bis 5 Kilowatt Leistung für die meisten Privathaushalte empfehlenswert.
Der Markt für private Windkraftanlagen ist sehr unübersichtlich. Es gibt mehrere hundert Hersteller mit unterschiedlichen Modellen. Auf dem Gebiet der Photovoltaik war das auch einmal so, mittlerweile haben sich jedoch ein paar Hersteller durchgesetzt, welche mit ausgereifter Technik jeweils große Marktanteile innehaben. Bei Windkraftanlagen ist das noch nicht der Fall.
Daher ist es wichtig, sich über die einzelnen Modelle zu informieren und sich professionell beraten zu lassen. Händler können aus Erfahrung berichten, welche Anlagen häufiger Probleme bereiten und welche im Grunde viele Jahre lang ohne Beanstandungen funktionieren. Erfahrungsberichte im Internet können auch hilfreich sein, sind allerdings mit einer gewissen Vorsicht zu genießen, weil die Kunden in der Regel keine Vergleichsmöglichkeiten haben und es sich um rein subjektive Eindrücke handelt.
Letztendlich ist es auch so, dass die meisten Menschen sich nur die Mühe machen, im Internet ihren Frust rauszulassen, anstatt sich auch mal positiv zu äußern. Ein Montagsprodukt kann jeder mal erwischen, das passiert sicher auch bei den besten Herstellern. Finden sich aber zahlreiche verschiedene negative Bewertungen unterschiedlicher Kunden, könnte da durchaus etwas dran sein.
Ein letzter wichtiger Aspekt ist die Bremse. Der Gedanke mag nahe liegen, dass ein Windkraftwerk bei stürmischem Wind besonders viel Strom produziert. Das ist grundlegend auch richtig, allerdings führt zu starker Wind auch schnell mal zu Schäden. Um diese zu vermeiden, schalten sich Windräder dann in der Regel ab und drehen sich nicht mehr oder es wird schlichtweg die Verbindung zum Dynamo getrennt.
Wenn ein Windrad über eine gute Bremsfunktion verfügt, wird der Rotor bei sehr starkem Wind abgebremst, sodass die Stromproduktion weitergehen kann. Das funktioniert natürlich nur bis zu einer gewissen Grenze. Wenn der wind viel zu stürmisch ist, schaltet sich auch ein Windkraftwerk mit guter Bremse ab. Es arbeitet aber deutlich länger auf höchstem Niveau als ein Windrad ohne eine solche Funktion.
Wieviel Wind braucht ein privates Windkraftwerk?
Der Wind ist selbstverständlich besonders wichtig, wenn man überlegt, eine private Windkraftanlage anzuschaffen. Ohne Wind lohnt es sich schließlich nicht. Es gilt zu bedenken, dass man zwischen realer und gefühlter Windstärke bzw. Windgeschwindigkeit unterscheiden muss.
Wer in seinem Garten häufig das Gefühl hat, dass der Wind ständig stark weht, wird wahrscheinlich denken, dass ein Windrad dort auch viel Energie erzeugen muss. Das stimmt allerdings nicht unbedingt.
Verwirbelter Wind fühlt sich viel stärker an als frei fließender (laminarer) Wind. Der Wind ist aufgewirbelt und drückt aus mehreren Richtungen gleichzeitig auf den Körper. Das fühlt sich recht intensiv an, bringt für ein Windrad allerdings nicht viel. Ein Windkraftwerk benötigt Wind von vorne. Der verwirbelte Wind kommt allerdings eher von der Seite, von oben oder unten. Das Windrad kann nicht richtig arbeiten, die gefühlte Windenergie kann nicht effektiv in nutzbaren Strom umgewandelt werden.
Eine Windmessung online gibt es auch kostenlos, bringt aber leider nicht viel. Auch ein Energieatlas ist nicht unbedingt aussagekräftig, da die durchschnittlichen Windstärken in der Regel in Höhen gemessen werden, die ein privates Windrad nicht erreicht. Daraus folgt, dass selbst die Anwesenheit von großen Windkraftwerken in der Nähe kein zuverlässiger Indikator für eine geeignete Position ist. Die Windverhältnisse in 200 Meter Höhe sind ganz anders als die in 20 Höhenmetern.
Eine professionelle Windmessung ist die beste Möglichkeit, um herauszufinden, ob der eigene Garten oder das Dach als Standort für ein Windrad geeignet ist. Das ist leider recht teuer, Kosten von mehreren tausend Euro sind keine Seltenheit. Es gibt aber auch günstigere Möglichkeiten, die reale Windstärke zu messen.
Windmessgeräte für den privaten Gebrauch gibt es in brauchbarer Qualität schon für wenige hundert Euro. Wer bereit ist, bspw. 25.000 Euro für eine Windkraftanlage auszugeben, sollte sicherheitshalber ca. 400 Euro für ein Messgerät ausgeben. Bei einem schlechten Ergebnis ist es schade um die 400 Euro, aber wenn die Anlage für 25.000 Euro nur so wenig Energie produziert, dass sie sich im Laufe des Lebens nicht bezahlt macht, ist das ein deutlich größerer Schaden.
Idealerweise wird ein solches Windmessgerät in der Höhe angebracht, in der auch der Rotor sitzen würde. Dazu benötigt man einen Mast und ggf. ein entsprechendes Fundament. Die Dauer der Messung sollte mindestens drei Monate betragen. In diesem Zeitraum kann man genug Daten sammeln, um die Windstärke und ‑menge eines ganzen Jahres recht verlässlich berechnen zu können. Eine Messung, welche ein ganzes Jahr lang durchgeführt wird, liefert natürlich präzisere Ergebnisse.
Wenn die mittlere Windgeschwindigkeit des Jahres bei etwa 4 Meter pro Sekunde oder höher liegt, kann eine Windkraftanlage sinnvoll betrieben werden. Ein Betrieb bei weniger als 3 m/s ist nur selten wirtschaftlich. Da braucht es schon ein Windrad, welches auch bei niedrigen Drehzahlen noch eine hohe Effizienz aufweist.
Wie wird eine Kleinwindanlage aufgestellt?
Eines direkt vorneweg: Man darf ein Windkraftwerk nicht eigenständig aufstellen. Schäden, die durch einen Defekt oder ein Umfallen der selbst aufgebauten Anlage entstehen, wird wohl kaum eine Versicherung übernehmen. Das ist genau wie bei einem Elektroherd mit Starkstromanschluss. Den darf nur eine Fachfirma anschließen. Genauso darf nur ein darauf spezialisiertes Unternehmen ein Windkraftwerk aufstellen und in Betrieb nehmen.
Ein Windrad auf dem Dach wird in der Regel am Dachbalken verankert. Es ist dringend zu empfehlen, einen Statiker hinzuzuziehen, sollte das Unternehmen keinen eigenen haben.
Für ein Windkraftwerk im Garten gibt es zwei Möglichkeiten. In jedem Fall muss es sicher stehen, sodass es nicht umfallen kann. Die wohl beste Lösung ist ein festes Fundament. Dafür muss eine zur Größe passende Grube im Garten ausgehoben werden, in welcher das Fundament gegossen wird. Das ist besonders stabil, hinterlässt aber ein großes Loch, sollte das Windrad einmal abgeschafft werden.
Alternativ gibt es eine Art Standfundament. Das funktioniert so ähnlich wie ein sehr großer Pflanzenkübel. Der Kübel wird auf die Wiese gestellt, sofern der Untergrund fest genug ist, dass er auch bei längeren Regenphasen nicht so aufweicht, dass der Kübel samt Windrad einsinkt und in Schieflage gerät. Fixiert wird das Windrad in der Regel mit Steinen, die es in Position halten. Es steht dann nicht ganz so fest wie auf einem gegossenen Fundament, aber auch sehr stabil. Der Vorteil ist, dass kein Loch gegraben werden muss. Sollte das eigene Windkraftwerk abgeschafft werden, kann man die Erde wieder auflockern und neu bepflanzen.
Muss man ein privates Windkraftwerk anmelden und versichern?
Ein Windkraftwerk stellt ein besonderes Risiko dar. Sollte es aus irgendwelchen Gründen in Brand geraten, was bei einem Defekt durchaus passieren kann, kann es ohne den teuren Einsatz eines Leiterwagens kaum gelöscht werden. Das Windrad kann auch umfallen und schwere Schäden an Gebäuden oder auch Personen verursachen. Gerade größere Anlagen benötigen viel Öl als Schmiermittel. Das können teils mehrere hundert Liter sein. Sollte dieses Öl auslaufen und in den Erdboden einziehen, ist das ein durchaus teurer Schaden.
Es gibt spezielle Windkraftanlagenversicherungen. Die meisten davon richten sich aber eher an Windparkbetreiber und weniger an Privathaushalte. In vielen Privathaftpflichtversicherungen, Gebäudeversicherungen oder Hausratversicherungen sind Schäden durch Photovoltaikanlagen versichert. Immer mehr Versicherer dehnen diesen Schutz auch auf Windkraftanlagen aus. Demnach ist es wichtig, den Versicherungsschutz zu prüfen und gegebenenfalls eine neue Versicherung abzuschließen.
Die Bundesnetzagentur und der Stromnetzbetreiber müssen über die Installation eines privaten Windkraftanlage informiert werden. Wer seinen überschüssigen Strom gegen Vergütung ins Stromnetz einspeisen möchte, kommt um diesen Schritt sowieso nicht drum rum. Aber auch als reiner Selbstverbraucher sollte eine solche Anlage angemeldet sein.
Es muss sichergestellt sein, dass der Stromzähler für die Einspeisung selbst erzeugter Energie geeignet ist. Sollten ideale Bedingungen herrschen und das Windrad viel Strom produzieren, kann es je nach Stromzähler passieren, dass dieser rückwärts läuft. Das kann dann bei der jährlichen Ablesung schnell zu einem Manipulationsvorwurf führen, der sich nicht ganz so einfach aus der Welt schaffen lässt.