Unter solchen Bedingungen kann auch die beste Kleinwindanlage keine ausreichenden Stromerträge liefern. Trotzdem wird die Standortprüfung in der Praxis oft vernachlässigt oder nur oberflächlich durchgeführt. Interessenten verlassen sich auf regionale Windkarten, ihr persönliches Windgefühl oder die pauschalen Angaben eines Anbieters. Das ist der größte Fehler bei der Planung einer Kleinwindanlage. Dieser Beitrag zeigt, wie das Windpotenzial schrittweise beurteilt und eine Kundenanfrage zunächst auf ihre grundsätzliche Eignung geprüft werden kann.
Windkarten zeigen nur das regionale Potenzial
Eine erste Einschätzung ermöglicht der kostenfreie Global Wind Atlas. Das Online-Tool zeigt unter anderem die mittlere Windgeschwindigkeit und die Hauptwindrichtung. Für Kleinwindanlagen sind vor allem die Winddaten in 10 und 50 Metern Höhe relevant. Als grobe Untergrenze gelten rund 4 Meter pro Sekunde mittlere Jahreswindgeschwindigkeit in Rotorhöhe. Ab diesem Windpotenzial kann man über eine Kleinwindkraftanlage nachdenken.
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Windkarten bilden jedoch nur das regionale Potenzial ab. Gebäude, Baumreihen und Geländeformen am konkreten Aufstellungsort können sie nicht ausreichend berücksichtigen. Ein günstiger Wert im Global Wind Atlas ist daher noch kein Standortnachweis, sondern zeigt lediglich, ob sich eine genauere Prüfung lohnt.
Die Umgebung bestimmt das lokale Windpotenzial
Ob ausreichend Wind am Rotor ankommt, hängt maßgeblich von der unmittelbaren Umgebung ab. Die wichtigste Regel lautet: Der Rotor benötigt eine möglichst freie Anströmung aus der Hauptwindrichtung. In Deutschland kommt der Wind häufig aus westlichen bis südwestlichen Richtungen; die konkrete Hauptwindrichtung muss jedoch für jeden Standort im Global Wind Atlas nachgeschaut werden.
Im Mittelgebirge können Höhen- und Hanglagen im Vorteil sein. Die der Hauptwindrichtung zugewandte Luvseite eines Hangs wird besser angeströmt als die windabgewandte Leeseite. Tallagen sind für Kleinwindkraftanlagen in der Regel ungünstig, da umliegende Höhenzüge den Wind abschirmen. Eine Ausnahme können Täler bilden, die in Hauptwindrichtung verlaufen: Sie können die Luftströmung kanalisieren und dadurch höhere Windgeschwindigkeiten begünstigen.
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Offene Wasser-, Weide- und Ackerflächen bremsen den Wind nur wenig. Wälder, hohe Baumreihen und dicht bebaute Gebiete verringern dagegen die Windgeschwindigkeit und erzeugen Turbulenzen. Besonders aussichtsreich sind deshalb Einzel- und Randlagen mit freier Anströmung. Ein Standort mitten im Wohngebiet bleibt selbst in einer guten Windregion problematisch.
Kundenanfragen per Sichtprüfung vorqualifizieren
Bereits eine einfache Sichtprüfung zeigt, ob der Standort eines anfragenden Kunden grundsätzlich aussichtsreich ist oder frühzeitig aussortiert werden kann. Zunächst wird im Global Wind Atlas die Hauptwindrichtung ermittelt. Anschließend betrachtet man den geplanten Aufstellungsort in Google Maps oder direkt vor Ort. Die zentrale Frage lautet: Kann der Rotor aus der Hauptwindrichtung frei angeströmt werden, oder stehen Gebäude und Bäume im Weg?
Für eine erste Einschätzung hilft eine Faustregel. Befinden sich Rotormitte und Hindernis ungefähr auf gleicher Höhe, sollte der Abstand zum Hindernis in Hauptwindrichtung mindestens das Zehnfache seiner Höhe betragen. Ein zehn Meter hoher Baum erfordert demnach ungefähr 100 Meter Abstand zur Windkraftanlage.
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Diese Faustregel liefert nur einen groben Anhaltspunkt. Form, Breite und Höhe eines Hindernisses sowie das Relief verändern die tatsächliche Windströmung. Dennoch lassen sich damit ungeeignete Standorte früh erkennen. Ist die geplante Anlage von hohen Bäumen oder Gebäuden umgeben, ist eine weitere Projektierung in der Regel nicht sinnvoll. Zeigt die Sichtprüfung dagegen eine freie Anströmung, kann der Standort im nächsten Schritt professionell untersucht werden.
Die Masthöhe beeinflusst Stromertrag
Patrick Jüttemann
Mit zunehmender Höhe wird der Wind stärker und gleichmäßiger. Wie groß dieser Effekt ausfällt, hängt von der Umgebung ab. Über offenen Wasser-, Weide- oder Ackerflächen wird der Wind in Bodennähe nur wenig gebremst. Dort kann bereits in geringer Höhe ein gutes Windangebot vorliegen.
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Anders sieht es an Standorten mit Gebäuden, Bäumen oder hohem Bewuchs aus. In den unteren Luftschichten ist die Windgeschwindigkeit geringer und die Strömung turbulenter. Ein höherer Mast kann den Rotor über diese Störzone heben. Steht beispielsweise ein drei Meter hohes Maisfeld in Hauptwindrichtung, kann der Unterschied zwischen zehn und zwanzig Metern Anlagenhöhe erhebliche Auswirkungen auf den Stromertrag haben.
Die Masthöhe sollte deshalb von Beginn an in die Standortprüfung einbezogen werden. Eine größere Höhe kann einen grundsätzlich aussichtsreichen Standort deutlich verbessern. Sie ist jedoch kein zuverlässiges Mittel, um eine ungeeignete Lage mitten im Wald oder in dichter Bebauung zu retten.
Kleinwindanlagen auf Dächern und Wohngebieten
Kleinwindanlagen auf Gebäudedächern und mitten in Wohngebieten sind besonders kritisch. Häuser und Bäume bremsen und verwirbeln den Wind. Ein Rotor in der Nähe der Dachoberfläche befindet sich deshalb häufig in Windturbulenzen. Das verringert den Stromertrag und erhöht zugleich die mechanische Belastung der Anlage.
Wie gering die Erträge ausfallen können, zeigen zwei Praxisstudien aus Großbritannien. Der Energy Saving Trust untersuchte 57 Kleinwindanlagen über ein Jahr. Dachanlagen in städtischen und vorstädtischen Gebieten erzeugten jeweils höchstens 200 Kilowattstunden Strom pro Jahr. Bei den Warwick Wind Trials lag die durchschnittliche Jahresproduktion von 26 gebäudemontierten Mikrowindanlagen bei lediglich 78 Kilowattstunden.
Dachmontagen sollten daher Ausnahmen bleiben. Der Regelfall ist eine Kleinwindanlage auf einem freistehenden Mast. Auch ein Mast im Wohngebiet löst das Grundproblem nicht, wenn Gebäude und Bäume den Rotor abschirmen.
Standortbewertung in mehreren Stufen
Eine positive Sichtprüfung zeigt zunächst nur, dass sich eine genauere Untersuchung lohnt. Je nach Investitionssumme, Anlagenhöhe und Komplexität des Geländes kommt dafür ein Windgutachten oder eine Windmessung infrage.
Ein Windgutachten verbindet regionale Winddaten mit Informationen zu Relief, Landnutzung und Hindernissen. Es kann die mittlere Windgeschwindigkeit in Rotorhöhe und den Jahresertrag einer konkreten Kleinwindanlage abschätzen. Das Ergebnis bleibt jedoch ein berechneter Schätzwert. Besonders in flachem, offenem Gelände kann ein Gutachten dennoch eine belastbare Planungsgrundlage liefern.
Die zuverlässigsten Standortdaten liefert eine Windmessung am geplanten Aufstellungsort und möglichst in der späteren Rotorhöhe. Ideal ist eine Messdauer von zwölf Monaten. Als Minimum gelten vier bis sechs Monate, sofern die windstarken Herbst- und Wintermonate erfasst werden. Je höher die Investition und je komplexer das Gelände, desto eher ist eine Windmessung zu empfehlen.
Fazit: Erst der Standort, dann die Technik
Ein windstarker Standort ist die zentrale Voraussetzung für jedes erfolgreiche Kleinwindkraft-Projekt. Regionale Windkarten liefern eine erste Orientierung. Das regionale Potenzial allein reicht jedoch nicht: Am konkreten Standort muss der Rotor aus der Hauptwindrichtung möglichst frei angeströmt werden.
Kundenanfragen lassen sich mit dem Global Wind Atlas, Satellitenbildern in Google Maps und einer Sichtprüfung vor Ort zunächst vorqualifizieren. Ist der Standort aussichtsreich, folgt je nach Investitionssumme und Komplexität des Geländes ein Windgutachten oder eine Windmessung. Erst auf dieser Grundlage sollte die passende Kleinwindanlage ausgewählt werden. (Patrick Jüttemanm)
Der Autor: Patrick Jüttemann betreibt das Fachportal Klein-windkraftanlagen.com und den YouTube-Kanal Kleinwindkraft.
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