Hoch hinaus mit KWEA - Worauf es ankommt bei der Energiegewinnung mit Kleinwindenergieanlagen

Der potenzielle Kunde kann aus einer Vielzahl von Windkraftanlagen auswählen. Angeboten werden Mikrowindanlagen, Horizontalläufer und Anlagen mit vertikaler Achse. Jedoch gibt es große Unterschiede in puncto Qualität und zu erwartendem Energieertrag. Oftmals ist es schwierig festzustellen, ob eine Anlage auch hält, was der Hersteller verspricht. Interessenten sollten sich daher unbedingt ein unabhängiges Leistungs- und Geräuschgutachten vorlegen lassen, bevor sie sich für eine Anlage entscheiden. Aufschlussreich ist in diesem Zusammenhang auch das Fachjournal, das der BVKW (Bundesverband Kleinwindanlagen e.V.) herausgibt. Mit der Broschüre informiert der Bundesverband über den Stand der Technik und gibt Tipps zu Standort, Windmessung, Planung und Baurecht.

International gültige Qualitätsprüfung
Empfehlungen dieser Art können sehr hilfreich sein, da es aktuell in Deutschland weder staatliche Testfelder für KWEA noch einen gültigen Zertifizierungsstandard gibt. Wollen Hersteller ihre Anlagen zertifizieren lassen, müssen sie diese entweder einer international gültigen Qualitätsprüfung unterziehen oder auf den englischen Standard MSC zurückgreifen. „Ein äußerst kostspieliges Unterfangen“, sagt Roger Schneider, 1. Vorstand des Bundesverbands Kleinwindanlagen e.V.. „Deshalb schrecken viele Hersteller vor einer Zertifizierung zurück.“
Neben den Qualitätskriterien sind weitere Parameter zu beachten. So kommen zur Auswahl der passenden KWEA Überlegungen hinzu, die etwa die Standortwahl und die Anlagenhöhe betreffen. Will man den Gang zur Baubehörde umgehen, darf in einigen Bundesländern die Nabenhöhe 10 m nicht überschreiten, soll die geplante Anlage verfahrensfrei aufgestellt werden. „Eine KWEA mit einer Höhe unter 10 m lohnt in der Regel nicht – es sei denn, es herrscht eine absolut freie Anströmung vor, wie z.B. in Küstenregionen“, erklärt Gunnar Kaletzke, Geschäftsführer der EasyWind GmbH. „In Höhen unter 10 m herrschen oft nur verwirbelte Winde vor. Man sollte daher hoch hinaus, will man Windenergie nutzen. Allgemein gilt, je höher die Anlage, umso besser ist der Ertrag. Da können bereits 2 m Höhenunterschied eine Rolle spielen.“
Anlagen mit einer Nabenhöhe über 10 m muss die zuständige Bauaufsichtsbehörde genehmigen. Jedoch haben die Behörden wegen der geringen Verbreitung in Deutschland oftmals wenig Erfahrung mit der Zulassung von kleinen Windkraftanlagen. Um das Verfahren möglichst schnell über die Bühne bringen zu können, ist daher eine gute Vorbereitung sehr zu empfehlen. Eckdaten zu Schallemission und Schattenwurf sowie eine Visualisierung des geplanten Projektes helfen dabei, den zuständigen Behörden ein Gesamtbild zu vermitteln. Auch muss bei der Standortwahl der vorgeschriebene Abstand zum Nachbarn eingehalten werden. Überdies ist abzuklären, ob im Umkreis Vogel- und Landschaftsschutzgebiete ausgewiesen und inwieweit denkmalgeschützte Gebäude vorhanden sind.

Widrigen Wetterbedingungen standhalten
Natürlich muss die geplante Anlage auch widrigen Wetterbedingungen standhalten können. Eine nach eigenen Angaben absolut sturmsichere KWEA bietet der Hersteller EasyWind mit der gleichnamigen Anlage an. Das Unternehmen liefert die vierflügelige KWEA mit einer Nabenhöhe von 13 m und 19 m. Außerdem bietet der Hersteller eine Dachanlage mit 7 m Nabenhöhe an. „In Deutschland waren wir das erste Unternehmen, das nach dem internationalen Standard für Windkraftanlagen IEC-61400-2-SWT Class I vollzertifizierte Anlagen angeboten hat“, sagt Kaletzke. „Unsere Anlagen halten damit den gleichen Bewertungskriterien stand, wie große Windkraftanlagen. Das ist enorm wichtig, schließlich stehen die KWEA meist nahe bei bebauten Flächen. Sie müssen deshalb äußerst sicher sein.“  

Auch ohne Beton sturmsicher verankert
Auswählen kann der Kunde bei diesem Hersteller zwischen einem mit vier Seilen verankerten Turm, einem Turm ohne Abspannung, dem sogenannten „Monotower“ und einer Variante für den Schwachwindbereich. Das feuerverzinkte Stahlrohr des „Monotowers“ lässt sich dank einer speziellen Halterung ohne Beton und Abspannung sturmsicher in der Erde verankern. Der Turmfuß ist bei dieser Variante 4 x 4 m breit und wird 1,5 m tief in der Erde versenkt.
Mithilfe eines patentierten, „Passive Pitch“ genannten Verfahrens passen sich die Rotorblätter der KWEA an die jeweilige Windstärke an. Dieser Modus ermöglicht ein Optimum an Leistung, da damit ein Abschalten der Anlage durch einzelne heftige Windböen vermieden und ein permanentes Weiterdrehen des Rotors sichergestellt wird.
Ferner bietet das Unternehmen auch eine Anlage für den Schwachwindbereich mit Windgeschwindigkeiten unterhalb 5 m an. Die speziellen Rotorblätter sind im Durchmesser um 80 cm größer als die herkömmlichen Rotorblätter. Der Schwachwindrotor dreht sich wegen seiner besonderen Bauform bereits ab Windgeschwindigkeiten von etwa 2 - 2,5 m und erreicht seine Nennlast bei ca. 9 m. Somit eignet sich die Anlage auch für Standorte im Binnenland.

Windenergie im Stadtgebiet
Aber auch in Stadtgebieten gibt es immer mehr Interessenten. Bereits 2010 hat die Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin empirisch untersucht, ob sich der Einsatz von KWEA im Stadtgebiet Berlin lohnt. Dazu wurden Anlagen und aufwendige Messtechnik an verschiedenen Standorten aufgestellt. Ziel der Forschungsreihe war es, die Einflüsse der Umgebung auf die Windströme, die KWEA und die Energieerträge zu untersuchen. Dabei konnten die Forscher umfangreiches Datenmaterial sammeln, das den Baubehörden mittlerweile häufig als Grundlage für Genehmigungsverfahren dient.
Zwischenzeitlich hat sich daraus ein Folgeprojekt entwickelt. So erstellen die Wissenschaftler aktuell ein Windpotenzialkataster. Es soll darüber Auskunft geben, welche Dächer für KWEA geeignet sind und wie hoch das Potenzial innerhalb eines bestimmten Stadtgebietes für die Nutzung von Windenergie ist. Dazu entwickeln die Forscher gegenwärtig ein Instrument, das zukünftig konkrete Aussagen zu wichtigen Kriterien wie etwa dem Windaufkommen, der Eignung eines Daches für die Installation einer KWEA und den Schallemissionen ermöglichen soll. „Geht es um Solarenergie, liegt vielen großen Städten ein Kataster vor“, sagt Jonathan Amme von der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin und fügt hinzu: „Bis wann gleichfalls ein Kataster für die Windenergie zur Verfügung stehen wird, ist derzeit noch schwer abzuschätzen.“
Natürlich kommt dem Windangebot auch im Stadtgebiet eine grundlegende Bedeutung zu. Interessant sind hier Standorte mit Windgeschwindigkeiten ab etwa 5 m. „Das ist jedoch nur eine grobe Abschätzung, da die mittlere Windgeschwindigkeit noch keine Auskunft über die Energiedichte gibt,“ erklärt Amme.
Für KWEA eignen sich grundsätzlich nur die Dächer von sehr hohen und exponiert stehenden Häusern, wie sie beispielsweise in Industriegebieten zu finden sind. Diese Gebäude bringen meist auch die notwendigen statischen Voraussetzungen mit. Zudem müssen unter Umständen geeignete Maßnahmen zur Entkoppelung von Geräuschen getroffen werden, die durch den Betrieb einer KWEA entstehen können. Hier ist also eine sehr aufwendige Planung notwendig. „Es empfiehlt sich unbedingt, Windmessungen über einen längeren Zeitraum durchzuführen“, betont Amme. „Natürlich ist eine einjährige Messkampagne mit einem großen Aufwand verbunden. Die Messungen sind aber unumgänglich, will man vorab feststellen, ob sich das Aufstellen einer KWEA lohnt. Wir stellen dennoch ein großes Interesse an KWEA im Stadtgebiet fest – trotz der vielen Unwägbarkeiten“, sagt Amme.
Darüber hinaus eröffnen sich auch weitere Optionen für die Nutzung der Wind­energie. „Derzeit geht der Trend hin zu Kombinationslösungen“, berichtet der Experte vom Bundesverband für Kleinwindanlagen Roger Schneider. „So wird beispielsweise der Energie-Carport am Markt als lohnende Option wahrgenommen.“ Bei diesem System wird auf dem Dach eines Carports zusätzlich zur PV-Anlage ein Windrad installiert. Sowohl die PV-Anlage als auch die KWEA sind hier mit einer Schnellladestation für ein Elektroauto gekoppelt. Schneider ist überzeugt: „Die Verknüpfung von Sonnen- und Windenergie macht Sinn. Förderprogramme, die hierfür Anreize schaffen, gibt es bislang aber leider nur in Kombination mit PV-Anlagen. Es ist also noch Aufklärungsarbeit zu leis­ten, damit auch KWEA einen festen Platz im Mix der Erneuerbaren Energien einnehmen.“

Autorin: Carola Tesche