Kleinwindanlage EasyWind + Sonnenbatterie = 100 % Eigenverbrauch

Mit Batteriespeichern muss sich jeder beschäftigen, der Windenergie und Solarenergie auf seinem Land in Strom wandelt. Aufgrund sinkender Einspeisetarife wird nur noch der Eigenverbrauch wirtschaftlich sein. 

Besonders gute Voraussetzungen haben Gewerbebetriebe mit hohem Stromverbrauch. Dazu zählt ein Landwirt aus Schleswig-Holstein, der als Pionier schon im Jahr 2013 seine Kleinwindkraftanlage mit einer Batterie ergänzt hat.

Während im letzten Beitrag die Wirtschaftlichkeit von Batteriespeichern erläutert wurde, steht jetzt ein Praxisbericht mit Kleinwindenergieanlage im Fokus.

Erst die Windkraftanlage, dann der Batteriespeicher

Als Milchbauer im windstarken Nordfriesland hat sich Thies P. im Jahr 2009 eine Kleinwindanlage mit 6 Kilowatt Nennleistung angeschafft. Für frische Milch benötigt man viel Strom: Melkanlagen und Kühlung sind täglich im Einsatz. Der Hof liegt rund 10 km nördlich von Husum, die Nordseeküste ist etwa 8 km entfernt.

Thies hat den Hof im Jahr 2004 von seinem Vater übernommen. Neben 150 Milchkühen umfasst sein Betrieb 100 Hektar Grünland sowie 50 Hektar Ackerfläche, auf der Mais, Getreide und Futterrüben angebaut werden.

Der jährliche Stromverbrauch des landwirtschaftlichen Betriebs beträgt 55.000 Kilowattstunden (kWh), die Kleinwindkraftanlage erzeugt knapp 10.000 kWh pro Jahr. Rund 60 % des Stroms der Windanlage werden direkt auf dem Hof verbraucht.

Diesen Eigenverbrauch wollte Thies steigern, da die Einspeisung des Windstroms nicht lukrativ ist. Im Jahr 2013 folgte als Ergänzung ein Batteriespeicher. Ergebnis: Der Eigenverbrauch des Windstroms liegt jetzt bei fast 100 %. Der Autarkiegrad des gesamten Hofs liegt bei etwa 15 %: Diesen Anteil des Strombedarfs kann er durch die Windanlage decken.

Die Solarstromanlage mit einer Leistung von 210 Kilowatt (kW) speist den Strom vollständig ins öffentliche Netz, um von der Einspeisevergütung zu profitieren. Eigenverbrauch und Batterieladung des Solarstroms finden deshalb nicht statt.

EasyWind: Erprobte und robuste Kleinwindkraftanlage

Die Kleinwindkraftanlage mit 6 kW Nennleistung und 19 m hohem Mast stammt vom Hersteller EasyWind aus Schleswig-Holstein. Wiedererkennungsmerkmal der Easywind ist der Rotor mit vier Flügeln.

Kleine Windkraftanlage Landwirt

Der Rotor wurde durch den Hersteller im Laufe der letzten Jahre vergrößert. Während auf dem Milchhof noch ein Rotor mit 6 m Durchmesser zum Einsatz kommt, bietet EasyWind mittlerweile auch Windanlagen mit 6,8 m großem Rotor an. Eine wichtige Weiterentwicklung, schließlich können nur wenige Dezimeter Flügellänge erheblichen Zuwachs an Stromerträgen bringen.

Thies hat bei der Auswahl der Windanlage eine gute Entscheidung getroffen. Die Qualität der Anlagentechnik wird seit mehreren Jahrzehnten unter Beweis gestellt: Die Ursprünge des Kleinwindrads gehen auf die 80er zurück. Im Rheinland läuft eine Easywind der ersten Baureihe seit über 25 Jahren.

Seit mehreren Jahren steht die EasyWind auf dem Kleinwind-Testfeld in Österreich. Auf der Internetseite des Testfeldbetreibers können die Stromerträge des Vortages abgelesen werden. Am 11.12.2017 hatte die Easywind dort 147 kWh Strom produziert. Wohlgemerkt, in 24 Stunden!

Maßgeblich für die Sturmsicherheit ist die passive Rotorblattverstellung. Bei starkem Wind werden die Blätter nach hinten gedrückt. Die EasyWind gehört hierzulande zu den Top-Kleinwindanlagen und wurde deshalb in allen Ausgaben des Kleinwind-Marktreport aufgeführt. Der Marktreport umfasst ausschließlich empfehlenswerte Kleinwindkraftanlagen.

Die fast 10.000 kWh Stromertrag auf dem Milchhof sind beachtlich, wenn man die Rahmenbedingungen des Windrads betrachtet: Der Wind kann aus Hauptwindrichtung West nicht optimal anströmen. In der Karte unten wird der Standort der Windanlage mit einem roten Punkt dargestellt.

Der Rotor überragt zwar die direkt angrenzende Hecke. Sonst wäre die Anlage im Windschatten. Aufgrund der Vegetation ist allerdings eine ungehindert freie Anströmung des Windes nicht gegeben. Das beeinträchtigt das Windpotenzial.

Standort der Windanlage (Quelle: Google Maps)

Thies hatte mit dem Gedanken gespielt, ein Teil der Vegetation zu entfernen. Die Stromerträge der Windkraftanlage wären dadurch gestiegen. Am Ende hat er es dabei belassen.

Sonnenbatterie: Marktführer in Deutschland - Weltweit auf Expansion

Die sonnen GmbH aus dem Allgäu ist zurzeit eines der spannendsten Unternehmen im Bereich der Erneuerbare Energien. Nicht nur auf dem Heimatmarkt.

Logo Sonnenbatterie - Hersteller Batterien

Auf Basis der Marktforschung von EuPD Research war sonnen im ersten Halbjahr 2017 eindeutiger Marktführer bei Solarspeichern in Deutschland. Der Marktanteil von 23 % konnte im Vergleich zum Vorjahr 2016 leicht ausgebaut werden. Die in der Presse gefeierte Tesla Powerwall ist dagegen nicht in den Top 10.

Auch auf Auslandsmärkten etabliert sich die Sonnenbatterie, nicht nur in Europa. Im Oktober 2017 hat die sonnen GmbH beispielsweise das größte Heimspeicher-Projekt der USA realisiert.

Auch wenn oft der Begriff „Solarbatterien“ verwendet wird, können als Stromquellen nicht nur Photovoltaikanlagen, sondern auch Windanlagen und Blockheizkraftwerke integriert werden.

Sonnen bietet DC- und AC-Batterien an. An eine DC-Batterie (DC = Gleichstrom) kann ein Gleichstrom liefernder Generator (in der Regel PV-Anlage) direkt gekoppelt werden, ohne Wechselrichter. Eine AC-Batterie (AC = Wechselstrom) ist flexibler für die Integration von Generatoren in bestehende Systeme, da eine Kopplung mit jedem auf Wechselstrom basierenden Hausnetz möglich ist.

Besitzer einer Sonnenbatterie können optional der sonnenCommunity beitreten. Der über das öffentliche Netz zu deckende Reststrom wird von sonnen geliefert.

Elektro Klaas: Kleinwind-Spezialist und SonnenBatterie-Center

Für eine autarke Stromversorgung vor Ort benötigt man drei Zutaten: Solarkraft, Kleinwindkraft und Batterie. Die Firma von Elektromeister Albert Klaas bietet alle Komponenten an. Neben zahlreichen PV-Anlagen und Batterien hat Elektro Klaas Kleinwindanlagen diverser Hersteller installiert. Neben der Easywind für den Milchviehbetrieb wurden sechs weitere Kleinwindräder mit einer Batterie ausgestattet.

Das windstarke Nordfriesland bietet an vielen Standorten gute Bedingungen für kleine Windkraftanlagen. Klaas erwähnt eine vom ihm installierte Easywind in Deichnähe, die in einem Jahr 19.000 kWh Strom produziert hat. Nicht schlecht für eine Nennleistung von 6 Kilowatt: Pro Kilowatt Leistung über 3.000 kWh Jahresertrag.

Der Handwerksbetrieb mit 20 Mitarbeitern wurde im Jahr 1994 gegründet. Firmensitz ist der ehemalige landwirtschaftliche Betrieb der Eltern in Albersdorf im Kreis Dithmarschen.

Die Elektro-Klaas Elektrotechnik GmbH ist ein Sonnenbatterie-Center für Schleswig-Holstein. Als zertifizierter Fachpartner des Batterieherstellers ist Elektro-Klaas der Ansprechpartner für weitere Handwerksbetriebe in der Region. Dazu gehört die Durchführung von Schulungen.

Sonnenbatterien haben sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen Geschäftsfeld des Handwerksbetriebs entwickelt. Den ersten Batteriespeicher hat Albert Klaas schon im Jahr 2012 im Firmengebäude installiert. Nur ein Jahr nach Markteinführung der ersten Sonnenbatterie. Klaas bietet seinen Kunden vorwiegend Produkte an, die er mit Erfolg selbst erprobt hat.

Mittlerweile (Februar 2018) hat Elektro Klaas fast 500 Batterien installiert. Im Jahr 2017 waren es rund 180. Das jährliche Wachstum für Installationen der Sonnenbatterie beträgt rund 20 Prozent.

Planung und Auslegung der Batterie

Die Planung einer neuen Sonnenbatterien übernimmt Albert Klaas selbst. Mit jeder installierten Batterie steigt die Erfahrung, so Klaas. Bei hunderten installierten Batterien ist sein Wissen über die sachgerechte Dimensionierung und Installation entsprechend groß.

Batterie Planung Dimensionierung

Korrekte Auslegung der Batterie wichtig für Wirtschaftlichkeit (Grafik: sonnen GmbH)

Für die Auslegung nutzt er kein spezielles Tool oder Software, sondern schaut sich die wichtigsten Energiedaten der Kunden an. Dazu zählen der Strombedarf des Kunden, die Stromproduktion durch eigene Generatoren (PV, Kleinwind etc.) und die Überschüsse, die nicht selbst verbraucht werden können.

Über ein Monitoring beim Kunden wird der zeitliche Verlauf von Stromverbrauch und -produktion analysiert: Der tägliche und jährliche Lastgang sowie Verbrauchsspitzen.

Standardlastprofile helfen nicht weiter, so Klaas. Jeder Kunde hat ein individuelles Verbrauchsmuster. Je nachdem welche Generatoren und Verbraucher im Zeitverlauf aktiv sind, muss der passende Batterietyp gefunden werden.

Von seinem PC aus überwacht Albert Klaas alle 500 Batterien. Die aufgezeichneten Werte von Erzeugung und Verbrauch sind wertvolle Daten, um Systeme in Zukunft für den Eigenverbrauch zu optimieren. Batteriespeicher werden immer günstiger, die PV-Vergütung läuft aus: Für viele Betreiber wird die Integration von Batteriespeichern zunehmend lohnenswert sein.

Integration von Batterie und Windkraftanlage

Die bei Thies P. installierte Sonnenbatterie entstammt der vierten Produkt-Generation. Mittlerweile (Februar 2018) ist die achte Generation der Sonnenbatterie auf dem Markt. Die Bruttokapazität der Batterie beträgt 14 Kilowattstunden. Die Batterie umfasst einen Wechselrichter, der den Wechselstrom des Hausnetzes in Gleichstrom für die Batterieladung wandelt.

Die Easywind läuft mit ihrem Asynchrongenerator netzgeführt, ein Wechselrichter ist für die Einspeisung des Stroms nicht notwendig. Das Kleinwindrad stellt somit Netzstrom mit 230/400 Volt bereit.

Die Sonnenbatterie ist direkt ans Hausnetz gekoppelt, abgesichert und mit dem Internet verbunden. Eine Nachrüstung für Bestandsanlagen lässt sich mit der AC-Batterie einfach realisieren.

Das Energiemanagement erfolgt per messtechnischer Erfassung. Dafür muss keine Trennung der Stromkreise erfolgen. Es wird permanent geprüft, wie viel Strom der Betrieb des Landwirts zurzeit verbraucht und wie viel Strom die Windanlage bereitstellt.

Wird mehr Windstrom erzeugt, als im Betrieb verbraucht werden kann, erfolgt eine Einspeisung in die Batterie. Ohne Batterie würde der Windstrom ins öffentliche Netz geleitet. Allerdings ist das bei einem Einspeisetarif von rund 8 Cent pro kWh nicht wirtschaftlich.

Umgekehrt funktioniert es analog: Bei zu wenig Windstrom für den aktuellen Strombedarf wird zuerst die Batterie entladen. Strombezug aus dem öffentlichen Netz erfolgt, wenn die Batterie ihre Entladetiefe erreicht hat.

Der Strom der PV-Anlage wird unabhängig davon komplett ins öffentliche Netz eingespeist und vergütet.

Die Rahmenbedingungen für den Aufstellungsort der Batterie: Es muss ein frostfreier und trockener Raum sein. Überwachung und Analyse des Energiehaushalts übers Internet stehen auch dem Betreiber zur Verfügung. Über den PC oder per sonnenApp auf Smartphone und Tablet.

Autor: Patrick Jüttemann