Allgemein

Windenergieanlagen dienen primär Ihrer Eigenstrom-Versorgung mit Überschusseinspeisung. Kleine und mittlere Windkraftanlagen rechnen sich nur durch möglichst hohen Eigenverbrauchsanteil. In Einzelfällen kann eine gemeinschaftliche Anlage zur Versorgung mehrerer Parteien, Mieterstrom-Modelle oder ergänzend die Direktvermarktung wirtschaftlich eine Option oder Alternative sein. Im Rahmen der Einführung von günstigeren Stromspeichern mit Energiemanagern, werden auch zunehmend netzparallele Insellösungen mit höchstmöglichen Autarkiegraden interessant.

Warum Windenergie-Anlagen?
Im Vergleich zur Photovoltaikanlage erzeugt eine Windkraftanlage vor allem im Winter Strom und deckt damit günstiger den zumeist im Winter erhöhten Eigenverbrauch ab.
Windkraftanlagen bestehen zum Großteil aus mechanischen Komponenten. Diese sind im Vergleich zu Photovoltaikanlagen robuster, müssen so gut wie nie gereinigt werden, können einfacher repariert werden und erzeugen im Verhältnis zum Ertrag bei der Herstellung weniger umweltschädliches CO2.

Ist eine Windkraftanlage für meinen Standort und meine Anwendung sinnvoll und wirtschaftlich?
Grundsätzlich sind hierzu vorab vor allem die örtlichen Bedingungen und die Anwendung zu klären. Siehe Planung

Welche Systemlösung ist am besten für meine individuellen Bedingungen und meinen Bedarf geeignet?
Nach einer Bedarfs- und Bestandsaufnahme bieten wir, ggf. mit Partnern, komplette Systemlösungen an:
Windkraftanlagen in Verbindung mit Stromspeichern, Energiemanagern, Photovoltaik (Bestand oder Neuanlage) und Ladetechnik für Elektromobile.

Welche Windkraftanlage (Größe und Technik) ist für meinen Standort und Bedarf geeignet?
Worin unterscheiden sich Windenergieanlagen prinzipiell und im Speziellen?
Es gibt sehr unterschiedliche Anlagentechniken und Konstruktionen. Noch wichtiger als bei großen Windkraftanlagen, ist bei kleinen Windkraftanlagen die Wahl der richtigen Anlagentechnik und der Größe in Abhängigkeit von den Standortbedingungen und dem Anwendungsbedarf. Daher bieten wir Ihnen eine breite Auswahl an Anlagen an.

Schwachwindanlagen: Wofür und warum?
Anlagen für Schwachwind kommen überwiegend bis ca. 6,0 m/s zum Einsatz.

Schwachwindanlagen verfügen, bei gleicher Nennleistung über einen größeren Rotordurchmesser und damit über eine größere überstrichene Rotor-"Ernte"-Fläche.
Achtung: Oft werden Anlagen fälschlicherweise als Schwachwindanlagen deklariert. Das Verhältnis von überstrichener Rotorfläche zu Nennleistung sollte mindestens 10 betragen. Beispiel Anlage mit 136, 7 m² geteilt durch 10 kW = 13,7.

Schwachwindanlagen zeichnen sich u.a. aus durch:
1. Frühen Anlauf: Ermöglicht durch aktive Rotorblattverstellung und moderne, drehzahlvariable Antriebstechnik, siehe auch unten.
2. Hohen Ertrag und Wirkungsgrad cp im Bereich 4 bis 8 m/s: durch große Rotordurchmesser mit entspr.  überstrichener Rotorfläche und auf geringe Windgeschwindigkeit optimierte Rotorblattprofile in Kombination mit aktiver Rotorblattverstellung.
3. Hohe Betriebs- und Sturmsicherheit: Große Rotoren erfordern eine aktive Steuerung der Rotorblätter und der Generatoren mit entsprechender Leistungselektronik

Die Leistung und der Ertrag aus der Windenergie ergibt sich generell aus:

1. Überstrichene Rotorfläche A
   Wie bei großen Windkraftanlagen ist bei kleinen, bodennahen Windkraftanlagen primär auf die überstrichene Rotorfläche an.
   Diese im Wind stehende Rotor-"Ernte"-Fläche bestimmt entscheidend den Ertrag einer Windkraftanlage.
   Beispiel: Es gibt 10 kW-Anlagen mit Rotordurchmessern von z.B. 6,5 m (entsprechend nur ca. 33 m²) bis zum Rotordurchmesser 13,2 m, entsprechend der vierfachen überstrichenen Rotorfläche von 136,7 m². Entsprechend unterscheiden sich die Erträge extrem um ein Vielfaches, zunehmend mit geringerer Windgeschwindigkeit.
   Hinzu kommt, dass bei entsprechend größeren Rotoren konstruktiv eine deutlich robustere Anlagentechnik, modernere aktive Steuerung und Anlagenüberwachung zum Einsatz kommen. Dies wirkt sich positiv auf die Betriebs- und Sturmsicherheit sowie auf die Lebensdauer der Anlagen aus.
2. Wirkungsgrad η
   Dieser setzt sich zusammen aus der anlagentechnischen Effizienz des Rotors, Antriebstrangs und Leistungselektronik.
   Beispiel: Moderne Anlagen verfügen über eine aktive Steuerung der Anlage. Eine aktive Rotorblattverstellung (Pitch) ermöglicht einen optimalen Anströmungswinkel bei allen Windgeschwindigkeiten und damit früheren Anlauf, höheren Leistungsgewinn und aktive Sturmsicherung. Im Vergleich dazu haben Anlagen mit festem Rotorblattwinkel (Stall) bzw. passiver Rotorblattverstellung einen deutlichen Nachteil im Anlauf, Leistungsgewinn und der Sturmsicherung. 
   Einfluss auf den Wirkungsgrad haben im Einzelnen:

- 3-Blatt- im Vergleich zu 2-Blatt-Anlagen:
- 3-Blatt Anlagen sind leiser: Bei vergleichbarer Leistung und Durchmesser haben sie eine niedrigere Drehzahl.
- Gleichmäßigere Lastverteilung und damit geringere Belastung der Anlage. 3-Blattanlagen können daher leichter gebaut werden. Dadurch sind sie weniger träge als 2-Blatt-Anlagen. Vorteil: Sie können schneller auf sich ändernde, böige und turbulente Windbedingungen in Bodennähe reagieren. => Höherer Ertrag und leiser
- LUV - LEE:
Bei Anlagen, bei denen der Rotor auf der windabgewandten LEE-Seite läuft, entsteht im Windschatten des Turms eine Unterbrechung. Diese wirkt sich negativ auf die Laufruhe und Effizienz aus.
- Antriebstechnik:
Wie die meisten großen Windkraftanlagen haben moderne Anlagen einen effizienteren, drehzahlvariablen PM-Synchrongenerator und verfügen durch die Einspeisung mittels hocheffizienter Wechselrichter über eine individuell programmierbare Leistungsregelung. Die Synchron-Anlagen können bei entsprechender Konfiguration auch bei Netzausfall weiter Strom erzeugen.
Im Gegensatz dazu sind Anlagen mit alter Technik, Asynchronanlagen mit Getriebe und fester Drehzahl, netzabhängig. Bei Netzausfall ist keine Stromerzeugung möglich. Besonders bei niedriger Windgeschwindigkeit entsteht dadurch eine Ertrags- und damit Versorgungslücke.
- Leistungselektronik:
Im Unterschied zu direkt netzgekoppelten Asynchronanlagen, werden PM-Synchron-Generatoren mittels modernen, programmierbaren Wechselrichtern an das Netz angeschlossen. Vorteile sind: individuelle Anpassung der Anlagensteuerung an Wind- und Standortbedingungen.

3.  Windgeschwindigkeit in der dritten Potenz v³ !
      Dies bedeutet mit der Verdoppelung der Windgeschwindigkeit ergibt sich eine achtfach größere Windenergie!

4.  Luftdichte ρ. Abhängig von Wetterlage und Höhe über Null (Meeresniveau)

Zusätzlich ist der Turbulenzgrad des Windes sehr entscheidend für die wirksame Windenergie.

Die Nennleistung ist hingegen nur ein Anlagenparameter, der vom Hersteller primär hinsichtlich der Generatorauslegung und der maximalen Dauerleistung gewählt wird. Je nach Anlagentechnik und Rotorgröße und -typ wird die Nennleistung bei sehr unterschiedlichen Bedingungen erreicht. Bei Schwachwindanlagen ab z.B. 7 m/s, bei Starkwindanlagen hingegen erst ab Werten größer 10 m/s, meistens erst ab 12 bis 15 m/s. Eine höhere Nennleistung macht sich erst bei zunehmend höherer durchschnittlicher Windgeschwindigkeit ab ca. 5,5 m/s bezahlt.

Auf Grund dieser zahlreichen Einflüsse empfehlen wir den Ertragsvergleich verschiedener Anlagen an Hand von zertifizierten Leistungskurven und daraus ermittelten Jahresenergieproduktionen (AEP). Die Bestimmung der Leistungskurven ist Teil der Zertifizierung gemäß IEC 61400-12-1. Nur diese , von unabhängiger, akkreditierter Partei (z.B. Intertek, TÜV, Windtest) mittels Langzeitmessung ermittelten Daten ermöglichen eine objektive Vergleichbarkeit bei vergleichbaren Windbedingungen.

Da die Zertifizierung der Leistungskurve keine rechtliche Pflicht ist, verzichten manche Hersteller im eigenen Interesse darauf und machen subjektive, nicht normierte Angaben. Kosten für diese Zertifizierung sind heutzutage kein Argument mehr. Diese liegen zwischenzeitlich unter 50.000 Euro.

Wir empfehlen nur Anlagen mit zertifizierter Leistungskurve und daraus ermittelten Jahresenergieproduktionen in kWh.