Kleine und mittelgroße Windkraftanlagen: Pioniere der grünen Energie im Bereich der dezentralen Energieversorgung
Als kleine und mittelgroße Windkraftanlagen bezeichnet man typischerweise Windkraftanlagen mit einer Leistung von weniger als 500 Kilowatt, die Haushalte, landwirtschaftliche Betriebe, Gemeinden, kleine Unternehmen, Mikronetze oder netzunabhängige Anlagen mit Strom versorgen.
Kleinwindkraftanlagen: gemeint sind in der Regel Modelle mit einer Leistung von 1 kW bis 10 kW, die hauptsächlich für netzunabhängige oder netzgekoppelte Wohngebäude, kleine landwirtschaftliche Betriebe usw. eingesetzt werden.
Mittelgroße Windkraftanlagen: gemeint sind in der Regel Modelle mit einer Leistung von 10 kW bis 500 kW, die hauptsächlich in Gemeinden, Schulen, kleinen und mittleren Unternehmen, Kommunikationsbasisstationen, landwirtschaftlichen Bewässerungsanlagen usw. eingesetzt werden.
(Anmerkung: Geräte unter 1 kW werden manchmal als „Mikrogeräte“ bezeichnet, während Geräte über 100 kW als „Großgeräte“ eingestuft werden.)
Zu den wichtigsten Strukturtypen gehören Windkraftanlagen mit horizontaler Achse und Windkraftanlagen mit vertikaler Achse.
Horizontalachsen-Windkraftanlagen, deren Rotorachse parallel zum Boden verläuft, ähneln großen Windkraftanlagen. Ausgereifte Technologie und hohe Effizienz bei der Windenergienutzung machen sie zum Marktführer. Üblicherweise verfügen sie über ein Heckruder oder ein aktives Giersystem, das sich an der Windrichtung ausrichten muss, relativ laut ist und in großer Höhe installiert wird.
Vertikalachsen-Windkraftanlagen, deren Rotorachse senkrecht zum Boden steht. Sie benötigen keinen Wind, sondern können Wind aus jeder Richtung nutzen. Sie arbeiten geräuscharm und sind wartungsfreundlich. Der Wirkungsgrad der Windenergienutzung ist im Allgemeinen geringer als bei Horizontalachsen-Windkraftanlagen.
Ein komplettes kleines bis mittelgroßes Windkraftsystem besteht typischerweise aus einer Windkraftanlage mit Generator, Rotorblättern, Nabe und Rumpf. Horizontalachsen-Windkraftanlagen verfügen über ein Ruder-/Giersystem, das die Ausrichtung zur Windrichtung gewährleistet. Windkraftanlagen werden auf einem Turm in großer Höhe befestigt, um stärkere und stabilere Winde zu nutzen. Das Steuerungssystem überwacht Anfahren, Abschalten, Sicherheit und Betriebszustand der Anlage. Ein Energiespeichersystem (für netzunabhängige Systeme) speichert überschüssige elektrische Energie für windstille Zeiten. Ein netzunabhängiger Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom für Haushaltsgeräte um. Ein netzgekoppelter Wechselrichter wandelt den von den Windkraftanlagen erzeugten Strom in Wechselstrom mit der gleichen Frequenz und Phase wie das Stromnetz um und speist ihn ein.
Die Einsatzmöglichkeiten kleiner und mittelgroßer Windkraftanlagen umfassen netzunabhängige und netzgekoppelte Anwendungen. Netzunabhängige Anwendungen für Kommunikationsbasisstationen: Stromversorgung von Mobilfunkbasisstationen in abgelegenen Gebieten. Straßenüberwachung: Stromversorgung von Überwachungstechnik für Autobahnen und Tunnel. Landwirtschaft und Tierhaltung: z. B. für Weidezäune, Bewässerung von Ackerland, Stromversorgung von Fischerbooten usw. Outdoor- und Notfallanwendungen: Stromversorgung für Wohnmobile, Camping und Katastrophenfälle. Netzgekoppelte Anwendungen für gewerbliche Nutzer: Installation von Windkraftanlagen mittlerer Leistung in Fabriken, Parks usw. zur Senkung der Stromkosten, Eigenverbrauch und Einspeisung von Überschussstrom ins Netz. Schulen und Gemeinden: Einsatz als Projekt zur naturwissenschaftlichen Bildung und Demonstration grüner Energie.
Der Vorteil kleiner und mittelgroßer Windkraftanlagen liegt in der dezentralen Energieerzeugung. Sie können Strom vor Ort erzeugen und Übertragungsverluste über lange Strecken reduzieren. CO₂-freie Energie bedeutet saubere Energie. In Kombination mit Photovoltaikanlagen können sie ein Wind-Solar-System bilden, um die Versorgungssicherheit zu verbessern. Das netzgekoppelte System kann einen Teil oder den gesamten Stromverbrauch des Stromnetzes decken.
Die Einschränkungen kleiner und mittelgroßer Windkraftanlagen liegen darin, dass sie typischerweise eine durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit von mindestens 4–5 Metern pro Sekunde benötigen und der Standort offen und frei von Hindernissen sein muss. Die Anfangsinvestition ist relativ hoch, und die Kosten für die Ausrüstung selbst sowie die Installation (insbesondere des Turms) sind hoch.
Windgeschwindigkeit und -richtung sind variabel, und die Ausgangsleistung ist instabil; kann zu Lärmbelästigungen für Anwohner führen.
Wenn Sie die Installation einer kleinen bis mittelgroßen Windkraftanlage planen, müssen Sie die Windressourcen bewerten: Nutzen Sie professionelle Messgeräte, um mindestens ein Jahr lang Daten zu erfassen, oder informieren Sie sich über die lokalen Wetterdienste. Dies ist der wichtigste Schritt. Berechnen Sie Ihren Strombedarf: Ermitteln Sie Ihren Stromverbrauch, um die benötigte Leistung der Windkraftanlage zu bestimmen. Wählen Sie den passenden Typ: Je nach Bedarf und Umgebungsbedingungen wählen Sie eine Windkraftanlage mit horizontaler oder vertikaler Achse. Standortprüfung: Stellen Sie sicher, dass ausreichend Platz vorhanden ist und die Anlage nicht durch Gebäude oder Bäume beeinträchtigt wird. Informieren Sie sich über die geltenden Vorschriften: Erkundigen Sie sich bei der Gemeinde nach Baugenehmigungen, Höhenbeschränkungen, Lärmschutzbestimmungen und Netzanschlussrichtlinien. Wählen Sie zuverlässige Marken und Installateure: Entscheiden Sie sich für zertifizierte und renommierte Produkte und ein professionelles Installationsteam, um Sicherheit und Kundendienst zu gewährleisten. Wirtschaftlichkeitsanalyse: Berechnen Sie die Amortisationszeit Ihrer Investition unter Berücksichtigung der Anschaffungskosten, Installationsgebühren, Wartungskosten und der eingesparten Stromkosten bzw. Fördermittel.
Kleine und mittelgroße Windkraftanlagen sind leistungsstarke Instrumente zur Erreichung von Energieunabhängigkeit und nachhaltigem Leben. Sie eignen sich besonders für Gebiete mit guten Windverhältnissen und unzureichender Stromnetzanbindung. Allerdings ist die Installation keine Universallösung, die sich von selbst bewährt. Ihr Erfolg hängt maßgeblich von einer sorgfältigen Planung sowie einer fachgerechten Installation und Wartung in der Anfangsphase ab. Führen Sie daher vor Ihrer Entscheidung gründliche Recherchen und Vorbereitungen durch.
