Praxisbericht aus dem Allgäu: Kleine Windkraftanlage für die Selbstversorgung

Die frische Luft in den Bergen ist nicht nur gesund, sondern kann auch einen kleinen Rotor antreiben. Die Kleinwindanlage in Bayern trägt zur Selbstversorgung der Betreiber bei. Das in Höhenlage im Alpenvorland installierte Windrad deckt ein Drittel des Stromverbrauchs. Seit vielen Jahren effizient und zuverlässig. 

Eigenversorgung mit Energie, Wasser und Nahrungsmitteln

Der Windanlagen-Betreiber Günter Bischoff ist mit seiner Frau vor 25 Jahren von der Großstadt ins Allgäu gezogen und betreibt seitdem eine Alpe für Jungvieh. Ursprünglich war er Inhaber eines Konstruktionsbüros im Bereich Innenausbau. Sein technisches Verständnis erlaubte ihm die Umsetzung des Kleinwind-Projekts ohne größere externe Hilfe.

Eigenversorgung im Einklang mit der Natur beschreibt die Lebensweise der Bischoffs. Ein Großteil des Stroms wird durch PV-Anlage und Kleinwindrad bereitgestellt. Rund zwei Drittel des Windstroms werden selbst verbraucht, überschüssiger Strom wird ins Netz gespeist. Seit 2016 wird der Strom auch für den Betrieb eines Elektroautos verwendet.

Eine Amortisierung der Windanlage ist für Günter Bischoff zweitrangig. Definitiv hat er großen Spaß an der Technik, die Freude am Windrad merkt man ihm an.

Im eigenen Garten werden Gemüse, Obst und Kräuter gezüchtet. Wasser wird aus einer eigenen Quelle gewonnen.

Standort der Kleinwindanlage

Die Lage und die unmittelbare Umgebung einer Kleinwindanlage sind entscheidend für die Windverhältnisse und resultierenden Stromerträge. Die Windturbine steht auf einer Alpe in 1.040 m über NN an einem Südhang, eine freie Anströmung des Windes erfolgt aus nordöstlicher bis südwestlicher Richtung.

In westlicher Richtung vom Windgenerator befindet sich eine Fichtenzeile. Richtung Norden geht es 15 m bergauf zu einem Bergkamm. Eine Installation unmittelbar in Kammlage war nicht vorteilhaft, da der in westlicher Richtung liegende Waldstreifen einen zu starken Einfluss auf die Windverhältnisse gehabt hätte. Aus westlicher und nördlicher Richtung ist somit das Windenergiepotenzial limitiert.

Der durch die Kleinwindkraftanlage produzierte Strom wird über eine Stromleitung ins rund 700 m entfernte Wohnhaus transportiert.

Die Erteilung der Baugenehmigung für die Kleinwindkraftanlage hat ein halbes Jahr gedauert.

Windgenerator von Heyde Windtechnik

Bei der Suche nach einem geeigneten Kleinwindrad hatte Bischoff zunächst Kontakt zu zwei fragwürdigen Herstellern. Günter Bischoff rät jedem Kleinwind-Interessenten, sich mindestens drei Referenzanlagen und deren Ertragszahlen zeigen zu lassen. Der Hersteller soll eine ehrliche Auskunft zu den Jahresenergieerträgen bei realistischen Windbedingungen geben (z.B. 4 m/s mittlere Jahreswindgeschwindigkeit). Vollmundigen Versprechungen der Anbieter, vor allem wenn sie allzu positiv sind, sollte man kritisch begegnen.

Schließlich hat er sich für die Heywind 5.0 vom Hersteller Heyde Windtechnik entschieden. Er lobt die Seriosität und Professionalität des Unternehmens, das ihm nicht das Blaue vom Himmel versprochen habe. Die Modellreihe Heywind wird auch im Kleinwind-Marktreport vorgestellt. 

Das Kleinwindrad mit einer Nennleistung von 5 kW bei 11 m/s Windgeschwindigkeit hat einen Rotordurchmesser von 4,5 m. Als Sturmsicherung umfasst die Heywind eine Helikopterstellung: Bei zu starkem Wind schwenkt der Rotor nach hinten, um die Windangriffsfläche zu verringern.

Als Wechselrichter kommen zwei SMA Windyboy 3.300 zum Einsatz. Es erfolgt eine Einspeisung auf zwei Phasen. Die Windturbine sitzt auf einem Dreieck-Gittermast mit aufgesetztem Rohrmast im Flügelbereich, die Rotorhöhe beträgt 15 m. Der Betreiber überprüft täglich die Erträge der Windkraftanlage und erstellt langfristige Statistiken. Über eine Webcam hat er die Anlage jederzeit auf seinem Computer im Blick.

Im Frühjahr 2017 wurde eine Revision der Windanlage durchgeführt. Die Flügelkanten wurden mit neuer Folie belegt und der Generator bekam bei dieser Gelegenheit neue Lager spendiert. Alles in allem läuft die Windanlage ohne Probleme.

Jährliche Stromerträge

Das Windrad wurde im Juli 2011 installiert, entsprechend werden die Betriebsjahre von Juli bis Juni kalkuliert. Die Jahreserträge können sich sehen lassen.

1. Betriebsjahr: 3.380 kWh
2. Betriebsjahr: 2.790 kWh
3. Betriebsjahr: 2.887 kWh
4. Betriebsjahr: 3.145 kWh
5. Betriebsjahr: 3.683 kWh

Die Daten zeigen deutlich, wie die Jahreserträge im langjährigen Verlauf schwanken können. Es gibt gute und schlechte Windjahre. Das beste Betriebsjahr lag zwischen Juli 2015 und Juni 2016 mit rund 3.700 Kilowattstunden (kWh) Stromproduktion. Das sind über 30 % mehr als im zweiten Betriebsjahr mit 2.790 kWh.

Monatliche Stromerträge am Beispiel 2011/2012

Für den Verlauf der monatlichen Stromerträge wird beispielhaft das Betriebsjahr vom Juli 2011 bis Juni 2012 genommen. Insgesamt wurden in den 12 Monaten rund 3.380 Kilowattstunden kWh Strom produziert.

In der Tabelle unten lässt sich gut erkennen, dass die Monate Dezember und Januar mit Abstand die höchsten Erträge bringen. 45 Prozent der jährlichen Stromproduktion fällt auf die beiden Wintermonate.

Das saisonale Muster der Energieproduktion kann im nächsten Jahr anders aussehen. Generell wird in den Herbst- und Wintermonaten am meisten Strom produziert. Doch es gibt immer wieder Ausreißer einzelner Monate.

Im Jahr 2011 wurde im eigentlich windstarken November wenig Strom produziert. Im November wurde so viel Strom produziert wie im windschwachen Sommermonat Juli.

Solche Schwankungen liegen in der Natur der Windenergie, die im saisonalen als auch langjährigen Verlauf stärker schwankt als Solarenergie.

Anmerkung:
Der Artikel wurde erstmals im November 2013 veröffentlicht und im September 2017 aktualisiert.