Windkraftanlagen für Privathaushalte – Variantenüberblick

Windkraftanlagen unterscheiden sich im Wesentlichen in ihren Bauformen. Hierbei gibt es verschiedene Arten und Klassifizierungen – unter anderem Windräder mit senkrechter Drehachse und solche mit waagerechter Drehachse.

Moderne Vertikal-Achser bezeichnet man unter anderem auch als H-Rotor, weil die Blätter senkrecht zur Achse oder Rotorwelle stehen. Diese Anlagen haben meist zwei oder drei Rotorblätter die senkrecht umlaufend sind, sich also um die eigene Achse drehen. Ein entscheidender Vorteil dieser Anlagen ist, dass ihre Funktion nicht von der Windrichtung abhängig ist. Zudem können die Bauelemente auch in Bodennähe installiert werden. Der Einsatz vertikaler Rotoren ist effizienter und wirtschaftlicher. Das betrifft auch die Herstellungskosten und den Wartungsaufwand. Außerdem sind sie technisch leichter skalierbar und schalten sich schon bei einer Windgeschwindigkeit von 2m/s ein.
Sie laufen selbst dann noch, wenn andere Anlagen schon längst abgeschaltet werden müssen. Dabei laufen sie sehr geräuscharm und die solide Technik sorgt zusätzlich für einen wartungsarmen oder sogar wartungsfreien Einsatz.

Windkraftanlagen mit vertikaler Achse sind hervorragend zur Stromversorgung einer Zusatzheizung und zur Warmwasseraufbereitung geeignet. Durch die Beschleunigung der Windgeschwindigkeit im Strömungskörper der Anlage ergibt sich auch eine sehr hohe Energieausbeute. Um das zu erreichen, sollte man im Vorfeld den besten Standort auswählen. Achtung – andere Gebäude oder in der Nähe stehende Bäume können unter Umständen zu einem Windschatten führen, der wiederum die Effektivität negativ beeinflussen kann.
Anlagen mit vertikalen Rotoren besitzen eine relativ hohe Sturmsicherheit.

Ganz geht es leider noch nicht ohne fossile Brennstoffe oder andere Fremdenergien, es sei denn, man hat eventuell auf dem Grundstück oder im Garten genügend Platz für den Aufbau einer genehmigungspflichtigen, entsprechend größeren Anlage.

Ganz gleich für welche Variante man sich auch immer entscheidet, grundsätzlich können diese kleinen Windanlagen zur Erzeugung von Strom in entlegenen Gebieten, zur parallelen Elektrizitätsproduktion neben anderen Energieversorgern, zur Heizung sowie zum Pumpen von Wasser genutzt werden.

Viele Firmen und Anbieter setzen auf Windkraftanlagen mit horizontaler Achse, die sehr gut auch auf Hausdächern montiert werden können. Sie eignen sich besonders für landwirtschaftliche-, sowie klein- und mittelständische Betriebe.

Der Einsatz von Windrädern mit horizontaler Achse hat schon eine jahrhundertealte Tradition, die schon früher zum Pumpen von Wasser oder zum Mahlen von Getreide genutzt wurde. Sie haben einen drehbaren Kopf, werden mit der Windfahne nach dem Wind ausgerichtet und drehen sich mittels einer Seitenfahne bei starkem Sturm seitlich aus dem Wind. Diese Anlagen laufen bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten an, haben aber den Nachteil, dass sie wegen ihrer aufwendigen Metallkonstruktionen oft sehr schwer und zudem Wartungsaufwendiger sind. In jüngerer Zeit gibt es deshalb in dieser Form Windkraftanlagen mit geringerer Flügelzahl und aerodynamischer Profilierung. Sie eignen sich besonders für Gebiete mit starkem Windaufkommen und können hier sehr effektiv eingesetzt werden. Leider muss bei einem Schnelllauf der Rotorblätter bereits bei mittleren Windstärken mit lauteren Laufgeräuschen gerechnet werden, was sich besonders in Wohngebieten als ziemlich störend erweisen kann.

Zur optimalen Energiegewinnung mit Kleinanlagen zum Beispiel auf dem Dach, ist ein freistehendes Haus oder ein unbebauter Platz vorzugsweise besser geeignet. Nur so ist eine optimale Einströmung des Windes und damit eine gute Energieausbeute gewährleistet. Um Strom zu gewinnen, wird dabei nun die Bewegungsenergie des Windes von den Rotorblättern in eine Drehbewegung umgewandelt, die einen Generator im Inneren der Gondel antreibt. Ausschlaggebend für die gewonnene Leistung sind zum einen die Bauart der Rotorblätter und zum anderen die Windgeschwindigkeit. Bei einer Verdoppelung der Windgeschwindigkeit kann sich die Leistung der Anlage auf das Achtfache erhöhen.
Auch Windanlagen mit horizontaler Achse sind sturmsicher. Hierzu wird das Windrad selbstständig und elektronisch entweder abgeregelt oder schwenkt seitlich aus der Windrichtung.

So genannte Hybridanlagen sind eine Kombination aus der Nutzung von Wind- und Sonnenenergie. Die starken Winde im Winter werden hierbei durch die langen Sonnentage im Sommer ausgeglichen. So kann man die unterschiedlichen natürlichen Energieangebote in Form von Sonne und Wind im Laufe eines Jahres nutzen. Wenn man diese relativ kleinen Anlagen noch mit einem Hilfsgenerator koppelt, kann man den Umfang der benötigten Batteriespeicherung verringern. Für das eigene Heim bedeutet das, im Vorfeld eine angemessene Batteriespannung festzulegen. Diese sollte erfahrungsgemäß für die komplette Versorgung eines Eigenheims 48V und für kleinere Anlagen 24V betragen. Dabei laden sowohl die Windkraftanlage als auch die Solaranlage die Batterien, bzw. Akkus gemeinsam auf. Nun kann der Strom jederzeit entnommen werden, was direkt von der Batterie über einen Gleichrichter auf handelsübliche Küchengeräte oder TV-Anlagen erfolgen kann. Dieser Gleich- oder Wechselrichter wandelt dabei die Gleichspannung aus der Akkubank in die gebräuchliche Wechselspannung um.

Im Handel gibt es dafür zwei Arten, den so genannten Trapezwechselrichter und den Sinuswechselrichter, der zwar etwas teurer, aber bei empfindlichen Geräten die bessere Wahl darstellt. So kann man nun alle Elektrogeräte im Haushalt und sogar die Zimmerbeleuchtung betreiben, bis der Akku leer ist. Zudem sind Hybridanlagen mit einem Laderegler ausgestattet der dafür sorgt, dass der Leistungsüberschuss aus Sonne und Wind zum Beispiel an einen Heizstab weitergeleitet wird, der nun auch noch das Brauchwasser erwärmt.
Allerdings gibt es noch eine weitere Variante zur Insellösung, nämlich die Netzeinspeiseanlage. Die Vorteile liegen hier eindeutig auf der Hand, denn neben dem interessanten Punkt der Vergütung des selbst „produzierten“ Stroms und dessen Verkauf ist auch der Installationsaufwand sehr gering und die Lebensdauer mit prognostizierten 25 bis 30 Jahren vergleichsweise hoch. Außerdem werden keine speziellen Wartungsarbeiten für diese Anlagen nötig.