Windkraftanlage: Strom aus Windenergie

Verfasst von: Michael Claus
Zuletzt aktualisiert am:
Windkraftanlage
In diesem Artikel
  • Die Windkraftanlage als Alternative zur Erzeugung von Ă–kostrom. 
  • Informationen zu Systemen, Anlagen, Vorteilen, Nachteilen und Kosten erfahren.
  • Wie ist der Betrieb einer Windkraftanlage fĂĽr private Nutzer wirtschaftlich möglich?

Windkraft gehört inzwischen fest zum Mix erneuerbarer Energien in Deutschland. Für viele Menschen prägen allerdings die großen Windparks und Windräder auf dem Land das Meinungsbild.

Dabei gibt es auch private kleine Windräder fĂĽr den Hausgebrauch auf dem eigenen GrundstĂĽck, die sog. Kleinwindkraftanlagen oder Mini-Windkraftwerke. Lohnt sich das? Wenn ja, warum und fĂĽr wen? 

Du hast ein GrundstĂĽck im Binnenland, Gebirge oder vielleicht sogar an der KĂĽste? Bei Dir zieht es sowieso immer ordentlich? Du kennst vielleicht sogar schon Deine Windgeschwindigkeit im Jahresmittel? Dann kannst Du bei uns mehr erfahren, ob ein Windrad etwas fĂĽr Dich ist.

Wir geben Dir in diesem Artikel generelle Informationen, Tipps fĂĽr Lösungen und ein paar Hinweise zu den Kosten an die Hand. So kannst Du Deinen Strom mit Wind selbst erzeugen. 

Horizontale Windkraftanlagen zur Erzeugung von Ă–kostrom im industriellen Stil
Horizontale Windkraftanlagen zur Erzeugung von Ă–kostrom im industriellen Stil

Was gibt es fĂĽr Arten von Windrädern? 

Windenergie ist nachhaltig, grün, emissionsfrei ohne CO2 und steht der Energiequelle entsprechend je nach Standort und Lage theoretisch Tag und Nacht zur Verfügung. Nimmt man es ganz genau, ist Windenergie sogar eine Form der Solarenergie. Denn Wind entsteht durch Erwärmung der Atmosphäre, für die in erster Linie die Sonne verantwortlich ist. Warme Luft steigt nach oben, kalte Luft sinkt ab. So wird’s windig!

Eine Windkraftanlage nimmt die kinetische Energie des Windes auf, auch Energie der Bewegung oder Rotationsenergie genannt, und verwandelt diese in elektrische Energie. Diesen Job erledigen für gewöhnlich alle technischen Teile rund um Rotorblatt, Getriebe und Generator bzw. Windturbine. Je nach Art und Weise der Windkraftanlage können Windräder ganz verschieden funktionieren und aussehen

„Windanlagen können die Windkraft bewusst verschieden nutzen: horizontal und vertikal! Man unterscheidet sie deshalb auch in sog. Horizontalläufer bzw. Vertikalläufer.“

Im Wesentlichen erzeugen in der Windindustrie heute groĂźe horizontale Windräder den meisten Ertrag von Strom. Es gibt aber ebenfalls vertikale Windräder. Jedes Windrad fĂĽr sich ist ein autonomes Windkraftwerk! Es produziert Ă–kostrom und speist diesen in ein Netz oder in einen Stromspeicher ein. Denn Wind selbst kann man nicht speichern. Stehen mehrere Windräder nebeneinander und fällt eines aus, arbeiten die anderen ohne Probleme weiter. 

Vertikale Windkraftanlage nach dem Darrieus-Prinzip
Vertikale Windkraftanlage nach dem Darrieus-Prinzip (Auftriebsläufer)
Vertikale Windkraftanlage nach dem Savonius-Prinzip
Vertikale Windkraftanlage nach dem Savonius-Prinzip (Widerstandsläufer)

Ăśberblick Windkraftanlagen Typen: 

  • Horizontale Windkraftanlagen: Die Menschen leben seit langer Zeit mit horizontalen Windrädern im alten und modernen Landschaftsbild. Gestern waren es WindmĂĽhlen. Heute sind es Windräder. Diese Anlagen haben eine horizontale Achse, auf der die Rotorblätter an der Gondel am Turm angeordnet sind. Der Rotor ist dank der drehbaren Gondel der Windrichtung nachfĂĽhrbar. Man kann ihn aus oder in den Wind drehen und eine Bremse gibt es auch.
    Diese Anlagen sind sog. Auftriebsläufer. Bei ihnen strömt die Luft auf die Rotorblätter bzw. genauer gesagt am Blatt vorbei. Das erzeugt einen Auftrieb. Der zumeist gegen den Wind gerichtete Rotor treibt eine Mechanik oder einen Motor in der Gondel an. Bei Windrädern erzeugt diese Turbine den Strom. WindmĂĽhlen beispielsweise baut der Mensch seit mehr als 1.500 Jahren. Windräder zur wirtschaftlichen Stromerzeugung baut er seit wenigen Jahrzehnten.
  • Vertikale Windkraftanlagen: Bei vertikalen Windrädern sitzt die Rotorachse vertikal am Turm, an der sog. Standachse. Diese Windkraftanlagen gibt es historisch betrachtet ebenfalls schon sehr lange auf der Welt. Vertikale Windkraftanlagen sind bereits aus dem 7. Jahrhundert bekannt. Bei diesem Typ von Windrad gibt es jedoch nicht nur Auftriebsläufer wie beispielsweise den Darrieus-Rotor. 
    Es gibt auch sog. Widerstandsläufer wie den Savonius-Rotor. Dieser gewinnt die kinetische Energie nicht durch Auftrieb, sondern dadurch, dass er sein Blatt komplett in den Wind stellt. So treibt ein Rotor auch hier wieder einen Generator oder eine Windturbine an und die wiederum erzeugen den Strom. Mischformen dieser beiden Formen gibt es obendrein.
Nicht immer einfach: Ă–kostrom mit Windenergie wirtschaftlich herzustellen
Nicht immer einfach: Ă–kostrom mit Windenergie wirtschaftlich herzustellen

Kleine Windräder: Effizienz und Wirtschaftlichkeit 

Weil der Mensch WindmĂĽhlen bzw. Windräder seit sehr langer Zeit baut und nutzt, ist die Technologie Windenergie gut erforscht. Auf den Märkten konkurrieren die verschiedenen Produkte und Anlagen schon sehr lange miteinander. Stand der Technik im praktischen Einsatz sind und bleiben horizontale Windräder. Das gilt auch fĂĽrs KWA, also fĂĽr die privaten Anlagen, die als sog. Kleinwindkraftanlagen bzw. Mini-Windkraftwerke verkauft werden. 

Das ist die Realität von Forschung und Technik. Warum ist das so? Weil horizontale Windkraftanlagen als System eine höhere Drehzahl und damit einen höheren Wirkungsgrad haben! Die Leistung von Windkraftanlagen wird mit dem sog. Leistungsbeiwert gemessen (auch als spezifische Leistungsausbeute bekannt), der maximal bei knapp 60 Prozent liegt.

„Windkraftanlagen erreichen maximal einen Leistungsbeiwert von 59 Prozent. Höher hinaus geht es mit der Funktionsweise einer Windanlage selbst theoretisch nicht, ganz egal wie hoch die Türme sind und was in ihnen steckt!“

So viel kinetische Energie des Windes können die Rotoren theoretisch tatsächlich umwandeln. Der praktische Gesamtwirkungsgrad liegt durch die Leistungsverluste von Getriebe und Generator im Maschinenhaus aber in der Regel niedriger. Horizontalläufer arbeiten bestenfalls mit 50 Prozent, Vertikalläufer höchstens mit 40 Prozent Gesamtwirkungsgrad. 

Wenn es um Effizienz und Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage geht, geht es ohnehin nicht um den Leistungsbeiwert, sondern um die Stromgestehungskosten. Also um die Kosten, die nötig sind, um ĂĽberhaupt eine Kilowattstunde Strom zu erzeugen. Auch die oft angegebene Nennleistung sagt Dir nur, was eine Anlage bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit an Strom erzeugen könnte. Liegt kein entsprechender Wind an, bleibt alles Theorie. 

Die Effizienz und Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindanlage (KWA) wird allgemein durch folgende Faktoren beeinflusst (von A-Z): 

  1. Qualität der Anlage: Einfache Hobby-Anlagen, die nur wenige Hundert Watt Strom pro Jahr erzeugen, sind oft keine echten Mini-Windkraftanlagen. Ja, sie sind im Vergleich klar gĂĽnstiger. Aber nein, viel zu viele dieser Produkte taugen nichts. Ausnahmen bestätigen die Regel, wie solche Mikro-Anlagen guter Qualität fĂĽr Camping, Wohnwagen oder Segelschiffe. 
    Viele der sehr gĂĽnstigen Miko-Windanlagen sind zudem leider nicht nur leistungsschwach, sondern auch noch fehleranfällig und kaum sturmsicher obendrein. Robuste Minikraftwerke, die professionell auf einem Dach oder Mast montiert sind, kosten deutlich mehr. Und sie leisten auch deutlich mehr! 
  2. Standort: Selbst das beste neue Mini-Windkraftwerk kann nicht mehr Leistung aus dem Wind holen, als ĂĽberhaupt Wind da ist. Kleinwindkraftanlagen eignen sich somit nur fĂĽr einen Standort, der das ganze Jahr ĂĽber eine gewisse Windlast und Windgeschwindigkeit besitzt. In dicht bebauten Gebieten können zudem umstehende Gebäude oder Bäume die Windströmung behindern. 
  3. Verwendungszweck: Wer sich ein Windkraftwerk bauen möchte, um diesen Ă–kostrom direkt zu verkaufen, sprich mit dem Einspeisen ins Netz liebäugelt, braucht einen verdammt langen Atem. Die EinspeisevergĂĽtung in Deutschland erreicht aktuell eine Höhe zwischen 5 und 7 Cent je kWh. Ein Einsatz aus diesen GrĂĽnden lohnt sich also nicht! 
    Besser ist es, die private Windkraftanlage neben einer Photovoltaik-Anlage mit Stromspeicher als Teil des eigenen Energiemix zu verstehen. Den Windstrom selbst zu nutzen, bei groĂźer Ausbeute vielleicht sogar zum Kochen, Heizen und fĂĽr Elektromobilität, und weniger vom teuren Strom aus dem Netz zu kaufen, setzt deutlich sinnvollere Akzente. 
Einer der Tipps am Rande: Verschiedenen Ökostrom will der Gesetzgeber mit verschiedenen Zählern erfasst wissen
Einer der Tipps am Rande: Verschiedenen Ökostrom will der Gesetzgeber mit verschiedenen Zählern erfasst wissen

Kosten der kleinen Windkraftanlage 

Die Preise von kleinen Windkraftanlagen hängen sehr von der gewählten Anlage ab. Ăśber den Daumen gepeilt kostet eine hochwertige und solide Kleinwindanlage zwischen 4.000 und 10.000 Euro pro Kilowatt Leistung. Möchtest Du also eine Anlage installieren, die Dir jedes Jahr 5.000 kWh liefert, musst Du Minimum mit Anschaffungskosten von 25.000 Euro rechnen. 

Hinzu kommt, dass sich Wind nicht speichern lässt, elektrische Energie aber schon. Du benötigst also, wie bei der Nutzung anderer erneuerbarer Energien auch, einen Stromspeicher. Der hat auch einen nicht unerheblichen Preis. Betreibst Du parallel, wie schon erwähnt, noch eine Solaranlage, kannst Du deren Speicher teilen bzw. beides miteinander kombinieren. Das wäre sehr sinnvoll.

„Neuer Ansatz, alte Probleme: Berechne die Tücken von Technik und Gesetzgeber mit ein!“

So kannst Du nicht nur Kosten sparen, sondern auch Deinen Vorrat an Stromertrag erhöhen. Solltest Du allerdings zwei verschiedene grĂĽne Stromerzeuger betreiben, bedenke bitte, dass der Stromspeicher dann auch groĂź genug ausfallen sollte. Denn fĂĽr gewöhnlich liefern Photovoltaikanlagen schon jede Menge Leistung fĂĽr den Haushaltsstrombedarf. 

Bedenke bitte zudem, dass der Gesetzgeber Strom aus Sonnenenergie und Windenergie unterschiedlich behandelt, etwa wenn es um die Einspeisung von ĂĽberschĂĽssiger Energie und ums Zählen dieses Ă–kostroms geht. Neben verschiedenen Kosten fĂĽr die Genehmigung musst Du dann beispielsweise oft noch zwei getrennte Stromzähler fĂĽr jeden Kreislauf installieren lassen. 

Deutschland und der Strom aus Windenergie: Hausbesitzer machen mit
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Private Kleinwindanlagen fĂĽr Einfamilienhäuser 

Anders als bei PV-Anlagen und Solartechnik ganz allgemein ist der Markt fĂĽr Kleinwindanlagen recht unĂĽbersichtlich. Er ist nicht von wenigen groĂźen Markenherstellern geprägt, sondern sehr zersplittert. Besonders viele Angebote kannst Du fĂĽr die sog. Mikro-Windanlagen bis 350 Watt Leistung und die Mini-Windanlagen bis 2,5 kW Leistung finden. Mikro-Windanlagen werden häufig bereits sogar in Online-Shops angeboten. 

Willst Du sichergehen, dass der Anbieter Deiner neuen Kleinwindkraftanlage vertrauenswĂĽrdig ist? DafĂĽr gibt es zwar keine Garantien, besonders wenn man sich in der Branche nicht auskennt. Es gibt aber einige Kriterien, die Du einfach beachten kannst (von A-Z).

Steigere Deinen Ertrag durch geprüfte Qualität!

  • Bewertungen: Höre, lese und beachte die Erfahrungen, die anderen Kunden mit dem Produkt ihrer KWA schon gemacht haben. In der Fachpresse und im Internet sind fĂĽr gängige und erprobte Anlagen sicherlich aussagekräftige Kundenbewertungen zu finden. Bilde Dir Dein eigenes Bild ĂĽber die Qualität der Anlagen und den Ertrag unter bestimmten Voraussetzungen. Rechnen und Recherchieren lohnt sich!
  • Gutachter: FĂĽr den Fall, dass Du Dir gleich ein bisschen mehr Leistung auf Haus oder GrundstĂĽck bauen möchtest, könnte sich auch die Beauftragung eines unabhängigen Sachverständigen fĂĽr Windenergie lohnen. Aber Vorsicht: Das kann schnell teuer werden! 
  • Referenzen und Angaben vom Hersteller: Nimm die Angaben und Referenzen des Produzenten selbst genauer unter die Lupe. Halten die Windanlagen-Produkte nach Meinung anderer Kunden (siehe Kundenbewertungen) das, was der Hersteller verspricht? Sind die Differenzen zwischen Versprechen und Ertrag zu groĂź oder stimmt die Qualität nicht, dann lieber Finger weg!
  • Sets komplett kaufen: Es ist empfehlenswert, den Windgenerator gleich immer zusammen mit dem passenden Laderegler oder Wechselrichter, Turm sowie seiner Verankerung zu kaufen. Einzelne mechanische oder gar elektronische Komponenten später einzeln dazu zu kaufen, kann Probleme verursachen. Zumindest sollte der Hersteller fĂĽr alle wesentlichen Komponenten (wie vor allem beispielsweise Windturbine, Generator, Getriebe, Rotorblätter oder Turm) feste Empfehlungen aussprechen können.

Was bedeutet die Zertifizierung der Anlage nach IEC 614400-2?

Internationale Prüforganisationen wie beispielsweise der TÜV oder die DEKRA in Deutschland zertifizieren Windenergie-Produkte verschiedener Hersteller mit diesem Zertifikat. Das Zertifikat beruht auf strengen Vorgaben der „International Electrotechnical Comission“ (IEC). Damit sind eben jene wesentlichen Teile wie Turm, Getriebe, Gondel, Rotorblätter oder Windturbine sowie ihr Zusammenspiel im Produkt unabhängig geprüft.

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21 generelle Vorteile und Nachteile einer Windkraftanlage 

Einige Vorteile und Nachteile von Windkraftanlagen kennst Du jetzt bzw. kanntest Du vielleicht schon. Andere könnten neu fĂĽr Dich sein. Aus ökologischer und gesellschaftlicher Sicht ĂĽberwiegen die Vorteile der Windkraft unserer Meinung nach deren Nachteile. Sie hat Zukunft! Die Bedingungen fĂĽr die Wirtschaftlichkeit Deiner KWA fĂĽr den privaten Gebrauch sind manchmal etwas schwierig. Das haben wir in unserer Ăśbersicht erwähnt. 

Ăśbersicht ĂĽber generelle Vorteile und Nachteile der Nutzung von Windenergie mit einer KWA (von A-Z): 

Themen der Anlagen Vorteile Nachteile
Haltbarkeit 
  • KWA von guter Qualität haben eine lange Lebenszeit, liefern 20 Jahre und länger zuverlässig Ertrag aus elektrischer Energie
  • KWA von guter Qualität sind pflegearm beim Service und benötigen nur geringe Wartung (zumeist fĂĽr die systemrelevanten Teile wie Windturbine, Generator, Getriebe, Rotorblätter oder weitere Technik im Turm)
Kosten (sparen) 
  • die Stromerzeugung an sich ist nach Investition und Installation nahezu kostenlos
  • der Ertrag aus selbst erzeugter Energie senkt Deine Stromrechnung und erhöht Deine Unabhängigkeit vom örtlichen Versorger
  • selbst erzeugter Windstrom schützt Dich vor steigenden Strompreisen
  • für nicht von Dir genutzte Elektrizität, die Du ins Stromnetz einspeist, erhältst Du eine Einspeisevergütung
  • weil gute Windanlagen relativ wartungsarm sind, verursachen sie nur geringe Wartungskosten
  • Windkrafttechnik macht das Laden vom Elektroauto für Dich quasi kostenlos
  • eine Windraftanlage erfordert beim Kauf eine sehr hohe Anfangsinvestition für die Anschaffung und Installation der Anlage samt aller Komponenten wie Turm, Blätter, Generator usw. (ist deutlich teurer als Photovoltaik)
Nachhaltigkeit 
  • Windstrom ist sauber und emissionsfrei, Du tust also etwas für die Umwelt und gegen den Klimawandel (Du erzeugst mit Windenergie kein CO2, keinen Feinstaub und keinen Ruß)
  • bei der Herstellung von Windkraftwerken und ihren zahlreichen Komponenten wie Generator, Getriebe, Turm, Rotorblätter werden Ressourcen in erheblichem Umfang verbraucht
  • Windräder können gefährlich für Vögel sein (allerdings wird diese Gefahr maßlos übertrieben, denn jedes Jahr sterben 10.000 mal mehr Vögel durch Katzen, 1.000 mal mehr Vögel durch Glasscheiben und 800 mal mehr Vögel durch Kfz... als durch Windkraftanlagen)
Platzbedarf 
  • private Windkraft nutzt für gewöhnlich wenig Platz und wenn dann welchen in der Höhe, der muss allerdings tauglich sein (ergo windig, sonst dreht sich die Windturbine nicht!)
  • an Windkraftanlagen in ihrer Nähe stören sich einige Menschen und Nachbarn
Verfügbarkeit 
  • Wind steht Dir je nach Standort am Tag und in der Nacht kostenlos zur Verfügung
  • eine Windkraftanlage bis 10 Meter Höhe erlauben fast alle Länder im Bund genehmigungsfrei (allerdings ist eine Genehmigung vom Bauamt immer besser, falls sich Deine Nachbarn doch irgendwann dran stören sollten)
  • Wind ist nicht konstant verfügbar, d.h. die Menge der Stromerzeugung ist abhängig von der Lage (bei etlichen Lagen im flachen Tiefland flaut der Wind zudem nachts merklich ab)
  • eine Windkraftanlage über 10 Meter Höhe ist unbedingt durch das Bauamt genehmigungspflichtig
Werthaltigkeit 
  • private Windkrafttechnik wirkt wertsteigernd und wertet den Marktpreis von Deinem Gebäude bzw. Grundstück effektiv auf
  • Du kannst eine Windkraftanlage als System beim Umzug nicht ohne Weiteres einfach so mitnehmen
  • manche Menschen (Käufer von Grundstücken, Nachbarn) stehen der Windkraft in ihrem direkten Bereich zum Leben ablehnend gegenüber, besonders den horizontalen KWA, akzeptieren dagegen aber vertikale KWA häufig leichter

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