Der Betreiber einer Kleinwindkraftanlage muss aufgrund des niedrigen Einspeisetarifs unbedingt einen hohen Eigenstromverbrauch realisieren. Eine Möglichkeit bietet hier die Wärmepumpe, die gerade im Winter Strom benötigt. Während die Sonne in dieser Zeit nur wenig scheint, lässt sich die Windkraft auch in dieser Zeit unverändert nutzen. Sind Kleinwindkraftanlagen und Wärmepumpen daher eine gute Kombination?

Technische Regelung von Kleinwindrädern und Wärmepumpen

Prinzipiell ist es weniger aufwendig, die durch den Windgenerator gewonnene Energie in Wärme umzuwandeln, als ihn ins Netz einzuspeisen. Für die Netzeinspeisung muss der Wechselrichter die Generatorspannung mit der richtigen Frequenz und Größe einspeisen. Eine Umwandlung in Wärme, beispielsweise über Heizwiderstände, kann unabhängig von der Drehzahl des Windgenerators und einer vorgegebenen Spannung und Frequenz erfolgen.

Beim Einsatz einer Wärmepumpe ist zudem denkbar, die mechanische Energie kleiner Windkraftanlagen nicht in Strom umzuwandeln, sondern direkt an den Kompressor der Wärmepumpe zu übertragen. Die Drehzahl des Windgenerators wird an den Kompressor weitergegeben, wobei bei einer niedrigen Drehzahl ein eher geringer Wirkungsgrad des Kompressors zu erwarten ist. Nach Auskunft von Branchenexperten haben sich Hersteller drehzahlvariabler Wärmepumpen als auch einige Hochschulen mit diesem Antriebskonzept beschäftigt. Marktreife Systeme sind allerdings noch nicht bekannt.

Der klassische Weg ist die Netzeinspeisung über einen Wechselrichter. Der Windstrom wird zunächst ans Hausnetz und die angeschlossenen Verbraucher geleitet, darunter auch die Wärmepumpe. Diese Systemkonfiguration ist mit Abstand am weitesten verbreitet und bietet sich als erprobte Lösung an.

Eigenverbrauch steigern mit Wärmepumpe und Kleinwindanlage

Mit einer Wärmepumpe als Verbraucher und thermischen Speicher, kann der Eigenverbrauch des selbst produzierten Windstroms gesteigert werden. Die Wärmepumpe kommuniziert mit dem Wechselrichter der Kleinwindkraftanlage und wird informiert, wann überschüssiger Strom vorhanden ist. Sie nutzt diese Zeit zum Aufladen des Puffer- bzw. Warmwasserspeichers und erhöht so den Eigenverbrauch. Der Wechselrichter ist dabei der Dreh- und Angelpunkt. Er bildet ein AC-Netz, übernimmt das Management des Systems und koppelt alle Komponenten, eventuell auch einen Batteriespeicher. SMA bietet mit dem Windy Boy einen solchen intelligenten Wechselrichter. Aus technischer Sicht ist die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Kleinwindkraftanlage zum vermehrten Eigenverbrauch also durchaus möglich und auch sinnvoll.

Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindrad-Wärmepumpen-Kombination

Doch ist eine solche Kombination auch wirtschaftlich? Grundsätzlich kommt es dabei auf die Größenverhältnisse der benötigten Wärme und der eingesetzten Kleinwindkraftanlage an. Je mehr Wärme benötigt wird, desto besser kann der Eigenverbrauch optimiert werden. Daher ist eine Wärmepumpe-Kleinwindrad-Kombination eher in Mehrfamilienhäusern und in gewerblich genutzten Immobilien anstatt in Einfamilienhäusern interessant. Besteht in diesen Immobilien zudem ein Klimatisierungsbedarf, der ebenfalls über die Wärmepumpe realisiert werden kann, können 3000 bis 4000 Betriebsstunden pro Jahr erreicht und so ein ausreichend großer Eigenstromverbrauch für den wirtschaftlichen Betrieb eines Kleinwindrades realisiert werden. Dabei müssen immer die Standortanforderungen für Kleinwindanlagen erfüllt werden: Diese erzielen überall dort gute Erträge, wo der Wind stark weht und nicht durch Objekte in der Nähe verwirbelt wird. Dies ist auf freien Flächen als auch an Siedlungsgrenzen der Fall.

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