Kleinwindkraftanlage: Windenergie für Zuhause

Eine Kleinwindkraftanlage (KWA) bzw. Kleinwindenergieanlage (KWEA) ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wind. Im Gegensatz zu den großen Windkraftanlagen, die oft in Windparks zu finden sind, handelt es sich bei einer Kleinwindkraftanlage um eine kleinere Version, die speziell für den Einsatz im häuslichen Bereich entwickelt wurde. In diesem Beitrag erklären wir, wie sie funktioniert, welche Vor- und Nachteile sie hat und für wen sich die kleine Windanlage eigentlich am besten lohnt.

Wie funktioniert eine Kleinwindkraftanlage?

Kleinwindkraftanlagen bestehen aus einem Rotor, der von Wind angetrieben wird. Die daraus resultierende Bewegungsenergie gelangt mithilfe einer Antriebswelle und eines Getriebes zu einem Generator. Die kinetische Energie des Windes wird dabei in elektrische Energie bzw. Gleichstrom umgewandelt. Ganz ähnlich funktioniert z. B. auch die Produktion von Licht bei einer Fahrradlampe.

Anschließend muss der Gleichstrom noch mit einem Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt werden, denn das ist der Strom, der von den meisten Elektrogeräten verwenden wird. So kann der erzeugte Storm letztendlich zur Versorgung des Haushalts oder zur Einspeisung ins Stromnetz genutzt werden.

In Deutschland sind die meisten KWAs in der Regel nicht höher als 30 Meter und haben eine Leistung von unter 50 kW. Ab einer Leistung von 100 kW und ab einer Höhe von über 50 Metern spricht man von einer Großwindkraftanlage.

Welcher Standort eignet sich für die Kleinwindkraftanlage?

Die benötigte Fläche für eine Kleinwindkraftanlage kann je nach Modell und Hersteller variieren. Generell ist der Platzbedarf für Kleinwindkraftanlagen im Vergleich zu großen Windkraftanlagen relativ gering.

Freistehende Kleinwindkraftanlagen findet man in Städten trotzdem eher selten. Sie benötigen einen Sicherheitsabstand zu benachbarten Gebäuden, Hindernissen oder Bäumen, um eine optimale Windausbeute zu gewährleisten. Das ist entscheidend, um eine maximale Windnutzung zu ermöglichen. Befinden sich sehr viele Gebäude und andere Hindernisse in der Nähe, muss die Anlage entsprechend hoch installiert werden. Eine Installation direkt auf dem Dach ist machbar, hat aber auch einige Nachteile. Die dabei entstehenden Vibrationen können sich vom Dach aus auf das Haus selbst verbreiten und von den Einwohnern als störend empfunden werden. Hinzu kommt noch, dass es auf Dächern zu turbulenteren Windverhältnissen kommt, für die nicht jede Windanlage gewappnet ist.

Beachten Sie außerdem, dass eine Kleinwindkraftanlage in der Regel mehr Platz benötigt als eine Photovoltaikanlage, da der Rotor und der Turm für die Windausrichtung Platz benötigen. Daher ist es wichtig, vor der Installation den verfügbaren Platz und die Windverhältnisse am Standort sorgfältig zu prüfen, um die optimale Positionierung der Anlage sicherzustellen und eine effiziente Nutzung des Windes zu gewährleisten. In der Regel kommt der „beste“ Wind aus westlicher Richtung, aber auch andere Himmelsrichtungen sind möglich.

Damit sich die Anschaffung einer Kleinwindkraftanlage lohnt, sollte die jährliche durchschnittliche Windgeschwindigkeit min. vier, besser noch fünf Meter pro Sekunde betragen. Je mehr, desto besser. Kleine Windanlagen sind deshalb nicht für windarme Standorte geeignet.

Unterschiede zwischen den Modellen

Bei Kleinwindkraftanlegen wird zwischen vertikalen und horizontalen Kraftwindanlagen unterschieden. Am weitesten verbreitet sind horizontale Kraftwindanlagen, wie man sie von klassischen großen Windrädern kennt. Sie besitzen meist drei Flügel und meist höher als vertikale Kraftwindanlagen.

Für welche Bauweise Sie sich entscheiden, hängt sowohl von Ihren Bedürfnissen als auch vom späteren Standort ab. Horizontale KWAs sind effizienter als vertikale KWAs und weitaus besser erforscht. Dafür haben sie aber eine höhere Lautstärke und sind nicht so gut geeignet für turbulente Windverhältnisse und zugebaute Städte. Zudem müssen Sie immer genau im Wind stehen, was bedeutet, dass ein häufiges Nachjustieren erforderlich ist.

Vertikale Kraftwindanlagen sind dagegen optisch weniger auffällig, unabhängiger von der Windrichtung und stellen eine kleinere Gefahr für Vögel und Fledermäuse dar als horizontale Windräder. Dank ihrer geringeren Anfälligkeit für starke Winde sind vertikale Windräder in der Regel weniger lautstark und erzeugen weniger Vibrationen im Vergleich zu horizontalen Windrädern. Dafür bringen sie aber auch eine geringe Leistung, was wohl der größte Nachteil dieser Bauweise ist. Unabhängig von der Bauart der Anlage muss vorab eine Messung der Windverhältnisse erfolgen.

Ist eine Kleinwindkraftanlage genehmigungspflichtig?

Darüber hinaus ist es ratsam, sich vor der Installation einer Kleinwindkraftanlage über die örtlichen Vorschriften und Bauvorschriften zu informieren. In einigen Regionen können nämlich spezifische Anforderungen bezüglich des Abstands zu Nachbargrundstücken und der Höhe der Anlage bestehen.

Bei Kleinwindkraftanlagen von unter 10 Metern ist jedoch in fast allen Bundesländern keine Genehmigung erforderlich. Die Höhe wird meist bis zur Nabenhöhe zuzüglich der Flügellänge gemessen. Mit Nabenhöhe ist die Rotormitte gemeint, von der aus die Flügel abspreizen. Die Flügelspitze, die gerade beim Rotieren an der höchsten Stelle ist, gilt somit häufig als Maßstab für die Höhe der KWA. Trotzdem gibt es je nach Bundesland einige Unterschiede bei der Genehmigungspflicht, die Sie der ausklappbaren Tabelle entnehmen können:

Vorschriften zur KWA Genehmigungspflicht in den einzelnen Bundesländern

Bundesland	Vorschrift
Baden-Württemberg	Anlagen bis 10 m Nabenhöhe erfordern keine Genehmigung
Bayern	Anlagen bis 10 m Gesamthöhe erfordern keine Genehmigung
Berlin	Anlagen bis 10 m Höhe, gemessen vom Boden bis zum höchsten Punkt des Rotors, erfordern keine Genehmigung
Brandenburg	Anlagen bis zu einer Höhe von 10 m (gemessen an der Flügelspitze) und einem Rotordurchmesser von bis zu 3 m erfordern keine Genehmigung
Bremen	Genehmigung immer erforderlich
Hamburg	Anlagen bis zu einer Höhe von 10 m (gemessen an der Flügelspitze) und einem Rotordurchmesser von bis zu 3 m erfordern keine Genehmigung
Hessen	Anlagen bis zu einer Höhe von 10 m (gemessen an der Flügelspitze) und einem Rotordurchmesser von bis zu 3 m erfordern keine Genehmigung
Mecklenburg-Vorpommern	Anlagen bis zu einer Höhe von 10 m (gemessen an der Flügelspitze) und einem Rotordurchmesser von bis zu 3 m erfordern keine Genehmigung
Niedersachsen	Genehmigung erforderlich für Anlagen ab 15 m Gesamthöhe, außer in Gewerbe- und Industriegebieten sowie im Außenbereich
Nordrhein-Westfalen	Anlagen bis 10 m Gesamthöhe erfordern keine Genehmigung, der Abstand zu Wohnbebauung muss aber mind. 1.000 m betragen
Rheinland-Pfalz	Anlagen bis 10 m Gesamthöhe oder 2 m bei Dachmontage erfordern keine Genehmigung
Saarland	Anlagen bis 10 m Höhe (vom Boden bis zum höchsten Punkt des Rotors gemessen) erfordern keine Genehmigung
Sachsen	Anlagen bis zu einer Höhe von 10 m (gemessen an der Flügelspitze) und einem Rotordurchmesser von bis zu 3 m erfordern keine Genehmigung
Sachsen-Anhalt	Anlagen bis zu einer Höhe von 10 m (gemessen an der Flügelspitze) und einem Rotordurchmesser von bis zu 3 m erfordern keine Genehmigung
Schleswig-Holstein	Anlagen bis 10 m Höhe, gemessen vom Boden bis zum höchsten Punkt des Rotors, erfordern keine Genehmigung
Thüringen	Anlagen bis 10 m Höhe (vom Boden bis zum höchsten Punkt des Rotors gemessen) und einem Rotordurchmesser von max. 3 m erfordern keine Genehmigung

Bitte beachten Sie, dass die einzelnen Bundesländer ihre Vorschriften jederzeit ändern können. Informieren Sie sich deshalb zusätzlich bei Ihrem zuständigen Bauamt über die aktuellen Regelungen. In einigen Fällen können je nach Gemeinde noch weitere Vorschriften gelten, wie etwa Vorgaben zum Standort, zur Auswahl der Bauweise oder zu den Abständen zu Nebengebäuden. Darüber hinaus müssen Sie Ihre Kleinwindanlage auch bei Ihrem Stromnetzbetreiber und bei der Bundesnetzagentur anmelden.

Jährliche Stromerzeugung einer KWA

Wie bereits erwähnt, liegt die Leistung einer Kleinwindkraftanlage bei höchstens 100 kW. Man kann die Anlagen jedoch noch in drei Leistungsklassen unterteilen, die da wären:

Mikro-Windenergieanlagen mit bis zu 5 kW
Mini-Windendergieanlagen mit 5 bis 30 kW
Mittel-Windendergieanlagen mit 30 bis 100 kW

Die Menge an Strom wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen und hängt stark von der Nennleistung und dem Standort der Kleinwindkraftanlage ab. Gehen wir von einer kleinen 1,5 Kilowatt Anlage aus, kann diese im Jahr unter sehr guten Windbedingungen (bspw. in Küstennähe) über 2.000 kWh erzeugen.

In der Realität fällt die Ausbeute jedoch deutlich geringer aus. Gehen wir von einer Rotorfläche von 0,8 m² und einem Rotodurchmesser von 1 Meter aus, können wir jährlich von durchschnittlich 100 kWh ausgehen. Im Vergleich dazu können Sie bei einer Photovoltaikanlage im Jahr mit ca. 900 kWh pro 1 kW Leistung rechnen. Mikro-Windanlagen sind in der Regel kaum dazu in der Lage, den gesamten Strombedarf abzudecken.

Wie viel Energie am Ende wirklich erzeugt wird, hängt demnach stark von der Windstärke in Ihrer Region ab. Eine Verdopplung der Windstärke bedeutet nicht etwa eine Verdopplung der erzeugten Energiemenge, sondern eine Verachtfachung der Energie. In Küstennähe kann die Kleinwindkraftanlage so ihr ganzes Können ausspielen und enorme Mengen an Strom erzeugen. Gerade dann lohnt sich auch die Anschaffung eines Batteriespeichers, welcher die Energie für spätere Gelegenheiten zwischenspeichert.

Fazit: Alternative zur Solarenergie mit Abstrichen

Insgesamt bieten Kleinwindkraftanlagen Hausbesitzern die Möglichkeit, ihren eigenen Beitrag zur nachhaltigen Energieerzeugung zu leisten. Durch den Einsatz von Windkraft können sie ihren Strombedarf reduzieren und gleichzeitig einen positiven Effekt auf die Umwelt haben. Allerdings fällt die Stromausbeute im Vergleich zur Photovoltaikanlage sehr viel geringer aus, weshalb der Kosten-Nutzenfaktor bei Solarenergie deutlich besser ausfällt.

Dennoch kann eine Kleinwindkraftanlage unter den richtigen Bedingungen zu einer umweltfreundlichen Energienutzung beitragen und bspw. ergänzend zur Photovoltaikanlage installiert werden. So kann man einer Kleinwindkraftanlage z. B. den nächtlichen Strombedarf sicherstellen, denn nachts produzieren Solarpanels natürlich keinen Strom. Im Zweifelsfall kann ein Energieberater ermitteln, welche alternativen Energien am ehesten infrage kommen und geeignete Kombinationen vorschlagen.