Mini-Windkraftanlage auf dem Dach: Das sagen die Experten...

Foto oben: Cascade Engineering / U.S. DOE / U.S. NREL

Mini-Windrad auf dem Hausdach? Oft ein schlechter Standort

Der erfolgreiche Betrieb einer Kleinwindkraftanlage hängt von der Lage ab. Nur an einem windstarken Standort kann ein Windrad nennenswert Strom produzieren. Vom Rotor aus gesehen dürfen in Hauptwindrichtung keine Objekte stehen, die dem Wind die Energie nehmen. Standorte inmitten von Siedlungsgebieten und Städten müssen vor diesem Hintergrund kritisch betrachtet werden. Das gilt umso mehr für die Installation einer Mikro-Windanlage auf dem Dach.

Die Nutzung der Windenergie in bebauten Gebieten wurde in zahlreichen Forschungs- und Pilotprojekten untersucht. Ein Hauptaugenmerk urbaner Windkraftprojekte ist die Installation auf Dächern. In einer aktuellen Studie aus den USA wird Bilanz gezogen: Was sind die wesentlichen Erkenntnisse der Pilotprojekte? Sind Stromerträge und Wirtschaftlichkeit von Kleinwindanlagen auf Häusern zufriedenstellend?

Vor allem Hausbesitzer sollten sich die Ergebnisse zu Herzen nehmen. Regelmäßig werden Mikro-Windanlagen für private Hausdächer angepriesen mit Argumenten, die eine Verbrauchertäuschung darstellen. Hier die wichtigsten Erkenntnisse der Studie...

US-Forschungsinstitut mit aktueller Studie zu gebäudenahen Windanlagen

Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) untersteht als staatliches Forschungsinstitut für Erneuerbare Energien dem US-Energieministerium. Mit rund 1.700 Angestellten nimmt sich das NREL seit vielen Jahren auch dem Thema Kleinwindkraft an. Lobenswert ist die im Juni 2016 veröffentlichte Meta-Studie zu gebäudeintegrierten Windanlagen mit folgendem Titel: Deployment of Wind Turbines in the Built Environment: Risks, Lessons, and Recommended Practices. Kann man runterladen über folgende Seite.

Die Studie umfasst Kleinwindkraftanlagen, die entweder auf Dächern, oder auf dem Boden in dicht besiedelten Gebieten installiert wurden. Die Studie basiert zum einen auf der Recherche und Analyse bestehender Literatur und Studien. Zum anderen wurden Experten und Projektverantwortliche interviewt d.h. Praxiserfahrungen aus erster Hand ermittelt. Bei den sechs im Detail untersuchten Praxisprojekten handelt es sich um Kleinwindanlagen auf Flachdächern. Ziel der Studie war, aus den Ergebnissen Handlungsanleitungen für zukünftige Projekte abzuleiten. Damit durch Projektverantwortliche Fehler nicht doppelt gemacht werden.

Kleine Windanlagen auf Hochhaus

Photo-Credit: Boston Museum of Science / U.S. DOE / U.S. NREL

Zentrale Ergebnisse der Studie

Planung der Windanlage oft unzureichend

Die Untersuchungen der NREL-Forscher haben ergeben, dass bei urbanen Windkraft-Projektendie Überprüfung der Machbarkeit der Projekte, als auch der Planungsprozesse unzureichendwar. Sprich: Windanlagen wurden installiert, ohne die Eignung des Standorts oder derAnlagentechnik vorab zu prüfen.

Dachanlagen oft mit hohen Zusatzkosten

Gebäudeintegrierte Windanlagen führen oft zu unvorhergesehen Zusatzkosten. Diese können in der Planungsphase, durch spezielle Anforderungen im Rahmen der Installation, als auch während des Betriebs der Windanlage entstehen. Das kann z. B. Maßnahmen der Körperschallentkopplung betreffen.

Urbane (Dach-)Standorte mit schlechtem Windangebot

Die Windverhältnisse in bebauten Gebieten und auf Dächern sind aufgrund von Windturbulenzen schwierig. Zum einen sind Kleinwindanlagen für freie Lagen mit gleichmäßiger (laminarer) Windströmung konstruiert. Zum anderen ist die Ermittlung eines geeigneten Installationsorts schwierig: Welches Dach und welche Stelle auf dem Dach könnte geeignet sein? Vorabuntersuchungen können mit Strömungsanalysen durchgeführt werden.

Mangelhafte Wirtschaftlichkeit

Die real erreichten Stromerträge lagen bei den sechs im Detail untersuchten Pilotprojekten in allen Fällen erheblich unter den Ertragsprognosen. Eine Wirtschaftlichkeit war nicht gegeben, die Kosten des produzierten Stroms war signifikant höher als die lokalen Strompreise. Wenn Projekte von den Trägern trotzdem als erfolgreich betrachtet wurden, dann aufgrund anderer Zielsetzungen, wie werbewirksame Außenwirkung der Kleinwindanlagen.

Dach sollte Umgebung weit überragen

Vorteilhafte d.h. windstarke Lagen finden sich auf solchen Dächern, die deutlich höher als die Umgebung und andere Gebäude sind. Das kann für Hochhäuser oder mehrgeschossige zutreffen. Private Häuser dagegen haben oft eine ähnliche Höhe wie die Nachbarhäuser.

Erprobte horizontale Windanlagen mit Vorteilen

Horizontale Kleinwindanlagen mit langer Marktpräsenz des Herstellers haben die besten Resultate gezeigt. Vertikale Windanlagen waren durch Ausfallzeiten und geringe Produktivität gekennzeichnet.

Häufige Demontage von Dach-Installationen

Oft werden Kleinwindanlagen auf Dächern wieder abgebaut aufgrund von Vibrationen, Schall oder mangelnder technischer Zuverlässigkeit. [Anmerkung des Autors: Der Schall von auf Dächern installierten Windrädern betrifft oft den Körperschall, der durch Gebäudeteile übertragen wird.]

Praktische Konsequenzen für Hausbesitzer in Deutschland

Jeder der plant, in einem dicht besiedelten Gebiet eine Kleinwindanlage zu installieren, sollte sich die oben beschriebenen Erkenntnisse zu Herzen nehmen. Es gibt viele gute Lagen für kleine Windturbinen in Deutschland. Dabei handelt es sich um Randlagen, Hang- und Höhenlagen als auch Einzellagen. Der Wind muss aus Hauptwindrichtung frei anströmen können, in den Mittleren Breiten ist das in der Regel aus westlicher Richtung. Wichtige Grundlagen zu Kleinwindkraftanlagen finden Sie im gratis E-Book.

Ein Mini-Windrad direkt über dem Giebeldach eines Privathauses mitten im flachen Wohngebiet? Man kann sich kaum einen schlechteren Standort vorstellen. Es zählt immer der Einzelfall, jede Lage muss für sich betrachtet werden. Auch in Wohngebieten kann es geeignete Lagen geben. Das nächste Foto zeigt beispielsweise eine Kleinwindanlage in windstarker Hanglage in einem Wohngebiet in Rheinland-Pfalz, ein guter Standort. 

Private Kleinwindanlage im Mittelgebirge

Foto: Patrick Jüttemann

Das nächste Foto zeigt einen guten Standort in Frankfurt am Main. Am nördlichen Stadtrand hat ein Gartenbaubetrieb zwei Windräder der 5-kW-Klasse installiert. Die Windturbinen stehen am Feldrand, der starke Westwind kann ungehindert auf die kleinen Rotoren strömen. 

Kleine Windanlage - Gartenbau - Stadt-Rand

Foto: Patrick Jüttemann

Die Marketingparolen fragwürdiger Anbieter

Mini-Windrad auf einem Dach

Photo-Credit: Cascade Engineering / U.S. DOE / U.S. NREL

Vor allem private Hausbesitzer müssen bei dieser Anwendungsart aufpassen: Das Mikro-Windrad für das Dach des Privathauses. Es gibt Firmen, die auf Fotos solche Dachanlagen propagieren und gleichzeitig folgende Informationen verbreiten:

  • Günstige Energie durch Windenergie vom Dach
  • Amortisationszeiten unter 12 Jahren
  • Eignung der meisten Häuser und Grundstücke im Wohngebiet wird pauschal bejaht
  • Windkarten des Deutschen Wetterdienstes ausreichend für Standortbeurteilung

Was den Verbraucher täuschende Marketingphrasen angeht, kennt so mancher Anbieter von Mikro-Windanlagen keine Grenzen. Dazu zählt die Erwähnung von Zertifikaten und erfolgreichen Leistungstest, die angeblich durch unabhängige Prüfinstitute wie den TÜV erstellt wurden. Teilweise wird mit einer zertifizierten Leistung geworben. Werden die Testdokumente zum Runterladen angeboten, oder nur eine selbstgemalte Leistungskurve gezeigt?

Wichtig auch folgender Hinweis: Testfelder von Windanlagen befinden sich in freier, windstarker Lage. Das sind erheblich bessere Windbedingungen, als direkt über dem Dach im windschattigen Wohngebiet.

Vorsicht ist auch angebracht, wenn das Mini-Windrad in Kombination mit einer PV-Anlage verkauft wird. Der Windstrom sollte dann mit einer separaten Zähleinrichtung erfasst werden. Sonst werden die wirklichen Stromerträge der Windanlage verschleiert.

Fazit

Kleinwindanlagen in Wohngebieten und Städten unterliegen besonderen Herausforderungen. Das erfolgreichste von den US-Forschern untersuchte Pilotprojekt war durch eine umfangreiche Vorabanalyse des Windpotenzials gekennzeichnet. Mit Strömungsanalysen und Windmessungen wurden aussichtsreiche Installationsorte ausfindig gemacht.
Ganz anders geht der fragwürdige Anbieter von Mikro-Windanlagen fürs Hausdach vor: Seine pauschalen Versprechen können in der Realität oft nicht erfüllt werden. Für Hausbesitzer resultiert dann eine Fehlinvestition. 
Besser als die Dachmontage ist die Installation der Kleinwindanlage auf einem bodenständigen Mast in der Nähe des Hauses. An einer Stelle, die aus Hauptwindrichtung möglichst ungehindert vom Wind erreicht wird.