Kleinwindkraftanlagen sind eine Möglichkeit zur Versorgung einzelner Gebäuden oder Geräte. Teils werden Kleinwindräder netzgekoppelt, teils aber auch zur netzfernen (Offgrid-)Stromversorgung eingesetzt. Für die dezentrale Stromversorgung ist zwar Photovoltaik meist die erste Wahl. Doch wer eine hohe Selbstversorgung über das ganze Jahr beabsichtigt, der wird mit Solarenergie im Winter nicht weit kommen.

Die Rolle der Kleinwindkraft ist die Ergänzung der Photovoltaik im sonnenschwachen Herbst und Winter. Eine maximal autarke Stromversorgung kann durch die Kombination von Photovoltaik, Kleinwindanlage und Stromspeicher realisiert werden.

Vor allem Gewerbebetriebe mit einem jährlichen Stromverbrauch über 50.000 Kilowattstunden sollten sich mit der Kleinwindkraft beschäftigen. Mit Anlagen ab 10 Kilowatt Nennleistung kann man in windstarker Lage wirtschaftlich Strom erzeugen.

Die Kleinwindkraft hat eigene Regeln. Diese muss man bei der Planung der Mini-Windkraftanlage beachten.

Standorteignung für Kleinwindanlagen

Bei der Planung einer Kleinwindanlage ist ein Kriterium unverzichtbar: Eine windstarke Lage des Aufstellungsorts der Anlage.

Die Besonderheit von Kleinwindkraftanlagen: Die maximale Höhe beträgt 50 Meter, in der Praxis haben die meisten Anlagen eine Höhe unter 30 Meter. In diesen bodennahen Luftschichten ist der Wind erheblich schwächer als bei Großwindkraftanlagen mit 200 Meter Gesamthöhe. Wer ein Windpark in der Nähe hat kann nicht pauschal davon ausgehen, dass sein Grundstück für eine Kleinwindanlage geeignet ist.

Man braucht eine freie Anströmung des Windes aus der Hauptwindrichtung. In Deutschland ist das meistens aus westlicher oder südwestlicher Richtung. Ausgehend vom geplanten Aufstellungsort der Anlage dürfen zur Hauptwindrichtung in einer Distanz von ungefähr 200 Meter keine Gebäude oder Bäume vorhanden sein, die den Wind blocken und die Stromerträge deutlich mindern.

Kleinwindkraftanlagen auf den Orkney-Inseln
In windstarken Küstenregionan, wie hier auf den Orkney-Inseln erzielen Klienwindanlagen Top-Erträge. (Foto: Guido Bröer)

Beschriftung: Kleinwindanlage in windstarker Küstenregion
Standorte mitten im flachen Siedlungsgebiet sind nicht geeignet. Auch nicht auf dem Dach von Gebäuden. Wer als privater Hausbesitzer mitten im Wohngebiet nennenswert Strom mit einer Kleinwindanlage erzeugen will, der wird seine Ziele wohl nicht erreichen können.

Gute Lagen sind eher im ländlichen Raum oder am Siedlungsrand. Die freie Lage vieler landwirtschaftliche Höfe bringt gute Windbedingungen mit sich. Aber auch Gewerbegebiete oder Industriegebiete können geeignet sein.

Natürlich hat auch die Region einen Einfluss auf das Windpotenzial. Eine windstarke Küstenregion bringt in der Regel deutlich bessere Stromerträge mit sich. Aber auch andere Landschaften eignen sich, sofern es am konkreten Standort aus der Hauptwindrichtung eine freie Anströmung gibt. Daten zum regionalen Windpotential liefert online der Global Wind Atlas. Dort als Höhe unbedingt 10 Meter einstellen. Die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit sollte bei mindestens 4 m/s liegen.

Eigenverbrauch optimieren

Ein hoher Eigenverbrauch des eigenen Windstroms ist unverzichtbar für die Wirtschaftlichkeit. Möglichst viel Strom sollte selbst verbraucht, möglichst wenig ins öffentliche Netz gespeist werden. Der Einspeisetarif für Strom aus Kleinwindkraftanlagen war in Deutschland nie höher als 9 Cent pro Kilowattstunde. In den letzten Jahren lag der Tarif zwischen 7 und 8 Cent je Kilowattstunde.

Die Maximierung des Eigenverbrauchsanteils muss bei der Dimensionierung der Windanlage berücksichtigt werden. Wenn die Windanlage zu groß ist und deutlich mehr Strom produziert, als der Betreiber selbst verbrauchen kann, dann wird die Wirtschaftlichkeit des Kleinwindkraft-Projekts beeinträchtigt.

Photovoltaik plus Kleinwindkraftanlage

In der Praxis ist meistens schon eine Photovoltaikanlage vorhanden, wenn jemand ein Kleinwindrad installiert. Wer einen hohen Eigenverbrauch beabsichtigt, wird voraussichtlich auf einen Batteriespeicher setzen. Die Batterie können dann die Solar- und die Kleinwindkraftanlage gemeinsam speisen. Wichtig ist dafür eine vorausschauende Systemplanung, damit der Strom der Windanlage auch in den Stromspeicher geladen werden kann.

Kleinwindrad mit Photovoltaikmodule am Mast einer Straßenlaterne
Mikro-Windanlage und Photovoltaikmodul (Foto: Guido Bröer)

Kosten und Erträge

Die Investitionskosten je Kilowatt (kW) installierter Leistung sind im Vergleich zur Photovoltaik deutlich höher. Die spezifischen Kosten liegen zwischen 3000 und 10.000 Euro pro Kilowatt, im Schnitt bei 5000 Euro.

Allerdings kann eine Kleinwindkraftanlage an einem windstarken Standort pro Kilowatt Nennleistung mehr als doppelt so viel Strom erzeugen wie eine Photovoltaikanlage. Bei einer PV-Anlage mit 10 kW Leistung kann man in Deutschland im Schnitt mit 10.000 kWh Strom rechnen. An einem windstarken Küstenstandort kann eine kleine Windanlage mit 10 kW aber durchaus 25.000 kWh Strom erzeugen.

Der maßgebliche Wert für die Wirtschaftlichkeit sind die Stromkosten pro Kilowattstunde. Schon mit einer privaten Photovoltaikanlage sind 10 Cent pro Kilowattstunde möglich. Dieser Wert kann mit einer gewerblich genutzten Kleinwindanlage ab 10 Kilowatt Leistung an einem windstarken Standort ebenfalls erreicht werden. Pauschale Aussagen sind aber nicht möglich, es kommt auf den einzelnen Standort an.

Das Windangebot des Standorts ist für die Wirtschaftlichkeit essenziell, nicht nur was die jährlichen Stromerträge angeht (mehr dazu in diesem Fachbeitrag). Auch die Investitionskosten sind in windstarker Lage oft niedriger, weil man mit einem kleineren Mast auskommt. Mast und Fundament machen einen erheblichen Teil der Gesamtkosten aus. An einem Standort mit mäßigem Windpotenzial muss man dagegen einen höheren Mast nehmen, damit der Rotor in stärkeren Wind kommt.

Kleinwind-Technik

Auf dem Kleinwindkraft-Markt werden die verschiedensten technischen Varianten angeboten. Dabei gibt es einen klaren Stand der Technik: Horizontale Windkraftanlagen. Die Bauform, die sich auch bei den Megawattanlagen durchgesetzt hat. Diese sogenannten Horizontalläufer haben in vielen Belangen Vorteile: Wirtschaftlichkeit (Stromkosten), Zuverlässigkeit, Sturmsicherheit etc. Als Alternative erfahren zwar auch vertikale Windkraftanlagen – häufig aus optischen Gründen – öffentlichen Zuspruch. Aufgrund physikalischer Gesetze sind sie allerdings bei gleicher Größe weniger effizient als Modelle mit horizontaler Achse.

Windanlagen mit horizontaler und vertikaler Rotorachse (Grafik: Patrick Jüttemann)

Der Markt ist zum einen sehr unübersichtlich: Nicht nur aufgrund der vielen technischen Varianten, sondern auch aufgrund der vielen Anbieter und Hersteller. Leider gibt es immer wieder unseriöse Anbieter, die mit nicht haltbaren Versprechungen Kunden ködern. Vor allem bei kleinen Anlagen unter 5 Kilowatt Leistung muss man aufpassen.

Empfehlenswerte Anlagen haben sich in der Praxis bewährt und können Referenzen vorweisen. Das können z.B. umfangreiche Tests der Windanlagen inklusive Sturmerprobung sein. Aber auch die Berichte von Anlagenbetreibern sind aufschlussreich. Was man beim Kauf einer kleinen Windkraftanlage beachten muss, beschreibt der Autor in einem Leitfaden.

Genehmigung von Kleinwindkraftanlagen

Für eine Kleinwindkraftanlage benötigt man oft eine Baugenehmigung. Die Gesamthöhe der Anlage, gemessen am höchsten Punkt der Flügelspitze über Grund ist dabei das entscheidende Kriterium. Eine kleine Windkraftanlage zur dezentralen Objektversorgung muss eine Gesamthöhe geringer als 50 Meter haben.

30-kW-Kleinwindanlage mit Gesamthöhe von 50 m (Foto: Patrick Jüttemann)

In manchen Bundesländern erlaubt die Landesbauordnung die Aufstellung von Mini-Windanlagen mit einer maximalen Gesamthöhe von 10 Meter ohne Genehmigung. In Niedersachsen gilt ab dem 1.1.2022 eine Genehmigungsfreiheit im Außenbereich sowie in Gewerbe- und Industriegebieten bis 15 Meter Gesamthöhe. Diese bürokratische Erleichterung ist begrüßenswert. Aber wer den Bau einer Kleinwindanlage plant, sollte unbedingt prüfen, ob der Standort in 10 Meter Höhe genug Wind hat. Die Bestimmungen der einzelnen Bundesländer können in einem Fachbericht nachgelesen werden.

Anlagen mit einer Gesamthöhe über 10 Meter benötigen fast in allen Bundesländern eine Baugenehmigung. Ob man diese Genehmigung erhält, hängt vom örtlichen Bauamt ab. Die Praxis hat gezeigt, dass die Anforderungen der einzelnen Bauämter sehr unterschiedlich sind. Welche Auflagen gestellt werden, kann man durch eine Bauvoranfrage in Erfahrung bringen.

Neben kooperativen Mitarbeitern in den Genehmigungsbehörden gibt es immer wieder Fälle, in denen das Amt ungerechtfertigte Auflagen erteilt. Oft aufgrund mangelnder Erfahrung und falscher Vorstellungen in Bezug auf Kleinwindkraftanlagen. Wer mit dem Bauamt Kontakt aufnimmt, sollte von Anfang an klarmachen, dass es sich um optisch unauffällige Kleinwindkraftanlage handelt, die keinen Einfluss aufs Landschaftsbild hat.

3.1.2022 | Autor: Patrick Jüttemann
© Solarthemen Media GmbH

Der Autor: Patrick Jüttemann ist neutraler Experte und Publizist mit einem Fokus auf Kleinwindkraftanlagen und deren Systemintegration mit Photovoltaik und Stromspeicher. Er gibt diverse Publikationen heraus, darunter den Kleinwind-Marktreport als Standardwerk der Branche. Seit 2011 informiert er auf seinem Internetportal klein-windkraftanlagen.com über Markt und Technik zu Kleinwindanlagen. Seit 2019 betreibt er auch den YouTube-Kanal „Kleinwindkraft“.