Kleinwindanlagen der 10-kW-Klasse werden häufig nachgefragt. Doch für wen sind solche Windkraftanlagen geeignet? In diesem Artikel wird erklärt, welche Stromerträge zu erwarten sind, mit welchen Kosten du rechnen musst und welche Hersteller empfehlenswerte Modelle anbieten.
Ich zeige auch, dass eine Kleinwindanlage mit 10 Kilowatt Nennleistung an einem windstarken Standort mehr als doppelt so viel Strom erzeugen kann wie eine Photovoltaikanlage mit vergleichbarer Leistung.
Inhaltsverzeichnis
Wie viel Strom erzeugen 10-kW-Windanlagen?
Wie viel Strom erzeugt eine Kleinwindkraftanlage mit 10 Kilowatt Leistung?
Die Photovoltaik ist für viele dabei oft die Messlatte und Vergleichsmaßstab. Es wird davon ausgegangen, dass eine Windanlagen und eine Solaranlage gleicher Leistung ungefähr gleich viel Strom erzeugen.
Eine 10 kW Photovoltaikanlage wird in Deutschland auf geeigneten Dächern rund 8.000 bis 11.000 kWh Strom pro Jahr erzeugen. Eine passende Größe für Eigenheime mit hohem Stromverbrauch.
10 kW Windkraftanlagen: Jährliche Stromerträge
Eine Kleinwindanlage dieser Leistungsklasse kann erheblich mehr Strom als eine Photovoltaikanlage erzeugen.
In der Tabelle werden vier Kleinwindanlagen der Leistungsklasse 10 kW (Nennleistung zwischen 9,8 und 12 kW) miteinander verglichen. Die Leistung der Windkraftanlagen wurde den Herstellerangaben entnommen.
Die Spalte „Jährliche Stromerzeugung“ zeigt, wie entscheidend das Windpotenzial in Rotorhöhe für die Leistung einer Kleinwindanlage ist. Eine mittlere Jahreswindgeschwindigkeit von 4 m/s wird als Mindestwert für einen Standort angesehen, gleichbedeutend mit einem mäßigem Windpotenzial. Ab 5 m/s handelt es sich um einen Standort mit gutem Windpotenzial, an dem der Wind deutlich stärker weht.
Windturbine A: Mit einer Nennleistung von 9,8 kW erzeugt die Windanlage bei 4 m/s etwa 13.900 kWh Strom pro Jahr. An einem Standort mit 5 m/s Wind steigt der Ertrag auf beeindruckende 25.000 kWh.
Windturbine B: Obwohl ihre Nennleistung etwas höher liegt, liefert sie deutlich geringere Stromerträge als Windturbine A.
Windturbine D: Diese Anlage verfügt mit 12 kW über den stärksten Generator, erzielt jedoch die geringsten Stromerträge.
Windturbine C: Sie erreicht die höchsten Stromerträge unter den verglichenen Modellen.
Größe des Rotors entscheidend für Stromerträge
Die Ursache für die Unterschiede liegt im Rotordurchmesser. Windturbine C hat den größten Rotor, was ihr eine deutlich höhere Windangriffsfläche verleiht. Da der Stromertrag maßgeblich von der Größe der Rotorfläche abhängt, übertrifft sie die anderen Modelle trotz ähnlicher oder sogar geringerer Nennleistung.
Die Leistung des Generators kann nur ausgeschöpft werden, wenn der Rotor die benötigte Energie bereitstellen kann. Der Wind treibt den Rotor der Windkraftanlage an und die Drehbewegung wird an den Generator übertragen, der dann Strom produziert.
In diesem Artikel betrachten wir Kleinwindkraftanlagen mit einer Generatorleistung von etwa 10 kW. Doch wie bereits deutlich wurde, unterscheiden sich diese Anlagen erheblich in der Größe ihrer Rotoren – konkret in der Länge der Rotorblätter. Ein größerer Rotor kann, einfach ausgedrückt, mehr Windenergie „ernten“ und dem Generator zur Verfügung stellen.
Wenn du Hersteller von Kleinwindkraftanlagen vergleichst, dann am besten mit einer Tabelle, die nicht nur die Nennleistung der Generatoren, sondern auch die Rotorgröße und die Stromerträge bei mittleren Jahreswindgeschwindigkeiten von 4 m/s und 5 m/s enthält.
Vergleich Photovoltaik und Kleinwindkraft
Eine 10 kW Kleinwindkraftanlage mit großem Rotor kann in Deutschland an einem windstarken Standort also deutlich mehr Strom erzeugen als eine Photovoltaikanlage gleicher Leistung!
Photovoltaikanlagen erzielen in Deutschland pro Kilowatt installierter Leistung jährliche Stromerträge von bis zu 1.200 kWh. Kleinwindanlagen mit einem großen Rotor können an einem sehr guten Windstandort jedoch deutlich höhere Werte erreichen – bis zu 2.800 kWh pro Kilowatt Leistung pro Jahr.
Es ist jedoch wichtig, diesen Vergleich einzuordnen: Die genannten hohen Erträge für Kleinwindanlagen sind ausschließlich an windstarken Standorten möglich!
Was kosten Windanlagen mit 10 kW Leistung?
Der Durchschnittspreis für eine Kleinwindanlage liegt bei etwa 5.000 Euro pro Kilowatt Leistung. Die tatsächlichen Kosten können jedoch stark variieren – abhängig von der Größe des Rotors und der eingesetzten Technik. Anlagen mit größeren Rotoren erzeugen mehr Strom, sind aber in der Regel auch teurer.
Eine schlüsselfertige 10-kW-Kleinwindanlage kann je nach Hersteller und den spezifischen Projektbedingungen zwischen 40.000 und 80.000 Euro kosten.
Ein wesentlicher Kostenfaktor dabei ist der Mast: Je höher der Mast, desto höher die Gesamtkosten. Besonders an Standorten im Binnenland mit mäßigem Wind ist ein höherer Mast erforderlich, um in stärkerer Windströmung ausreichend Energie erzeugen zu können.
Zwar gibt es deutlich günstigere Kleinwindanlagen auf dem Markt, doch solche Billiganlagen sind oft nicht sturmsicher und für eine langfristige Nutzung ungeeignet. Wind kann extreme Kräfte ausüben, hohe Qualität der Technik ist unverzichtbar.
Lohnt sich eine 10 kW Windkraftanlage?
Wie steht es um die Wirtschaftlichkeit? Kann sich eine 10-kW-Kleinwindkraftanlage in Deutschland lohnen – und unter welchen Bedingungen?
Ein häufiger Fehler besteht darin, ausschließlich den Anschaffungspreis oder die Gesamtkosten der Anlage zu betrachten. Doch die tatsächliche Wirtschaftlichkeit wird durch die sogenannten Stromgestehungskosten bestimmt. Dieser Wert gibt an, wie viel eine Kilowattstunde erzeugter Strom kostet, und hängt neben den Kosten von den langfristigen Stromerträgen der Anlage ab.
Tatsächlich kann eine Anlage mit höheren Gesamtkosten wirtschaftlicher sein, wenn sie aufgrund eines größeren Rotors mehr Strom erzeugt. Höhere Erträge senken die Stromgestehungskosten und können die Anlage langfristig wirtschaftlicher machen.
Das folgende Beispiel verdeutlicht, wie die Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindanlage von Rotorgröße und Standort abhängt:
Windanlage A verfügt über einen großen Rotor und hat dadurch relativ hohe Gesamtkosten von 70.000 Euro. Dank des größeren Rotors kann die Anlage an einem windstarken Standort jedoch viel Strom erzeugen. Die Kosten pro erzeugter Kilowattstunde Windstrom liegen bei 17,5 Cent.
Windanlage B hat einen kleineren Rotor und ist in der Anschaffung günstiger. Aufgrund der geringeren Stromerträge ist der produzierte Windstrom jedoch teurer: Die Stromgestehungskosten liegen bei 20 Cent pro Kilowattstunde.
Obwohl Windanlage A höhere Anschaffungskosten hat, ist sie aufgrund ihrer geringeren Stromgestehungskosten langfristig wirtschaftlicher als Windanlage B.
Deshalb nicht nur auf die Investitionssumme schauen, sondern den Kosten auch die Stromerträge gegenüberstellen. Erst dann zeigt sich das volle Bild der Wirtschaftlichkeit.
Wichtig: Ein Großteil des Windstroms muss selbst verbraucht werden. Denn die Einspeisung ins öffentlich Stromnetz ist mit 7,4 Cent pro kWh Vergütung nicht attraktiv.
Horizontale oder vertikale 10 kW Windturbine?
Welche Bauformen gibt es bei Windkraftanlagen der 10-Kilowatt-Leistungsklasse? Bei einer Recherche stößt man auf zwei grundlegende Bauarten: horizontale Windkraftanlagen und vertikale Windkraftanlagen.
Meine Empfehlung ist eindeutig: Kleinwindanlagen mit horizontaler Rotorachse entsprechen dem aktuellen Stand der Technik. Vor allem bei Kleinwindanlagen ab 10 kW Leistung mit entsprechend hohen Masten und großen Rotoren würde ich auf Windturbinen mit horizontaler Rotorachse setzen.
Entsprechend umfasst der aktuelle Kleinwind-Marktreport ausschließlich Anlagen mit horizontaler Rotorachse.
Vertikale Windkraftanlagen verzeichnen gegenüber horizontalen Anlagen folgende Nachteile:
- Sturmsicherung: Vertikale Anlagen können nicht aus dem Wind gedreht werden, was eine aufwendigere und teurere Sturmsicherung erforderlich macht.
- Geringere Stromerträge: Ein Teil des Rotors bewegt sich gegen den Wind, was die Anlageneffizienz beeinträchtigt.
- Schwingungen: Windturbinen mit vertikaler Rotorachse erzeugen oft starke Schwingungen und Resonanzen, die sich auf den Mast übertragen und zusätzliche Maßnahmen zur Schwingungsreduktion notwendig machen.
- Einschränkung bei hohen Masten: Aufgrund der Schwingungen ist die Verwendung hoher Masten – oft erforderlich an Binnenlandstandorten mit mäßigem Wind – nur mit erheblichem Mehraufwand möglich.
Vertikale Windkraftanlagen mögen in speziellen Nischenanwendungen ihre Berechtigung haben, doch für eine effiziente und wirtschaftliche Stromerzeugung in der 10-kW-Leistungsklasse ist die horizontale Bauweise klar überlegen.
Hersteller Windkraftanlagen der 10-kW-Leistungsklasse
Die folgenden Hersteller werden als empfehlenswerte Unternehmen im aktuellen Kleinwind-Marktreport detailliert beschrieben.
Braun Windturbinen
Braun Windturbinen ist ein deutscher Hersteller mit Sitz im Westerwald, der seit fast 30 Jahren am Markt tätig ist. Das Unternehmen bietet Kleinwindanlagen unter dem Namen „Antaris“ an, mit einer Nennleistung von 2,5 bis 12 kW.
Das Modell Antaris 12 gehört zur 10-kW-Leistungsklasse und hat eine Nennleistung von 12 kW. Der Rotordurchmesser beträgt 6,5 Meter, ein in Relation zur angegebenen Generatorleistung kleiner Rotor.
Ein Alleinstellungsmerkmal von Braun Windturbinen ist die hauseigene Fertigung von Permanentmagnet-Generatoren. Diese Generatoren kommen nicht nur in den eigenen Windkraftanlagen zum Einsatz, sondern werden auch in Kleinwindanlagen anderer Anbieter sowie in Wasserkraftanlagen verwendet.
Ein technisches Merkmal der Braun Antaris Kleinwindanlagen betrifft die Sturmsicherung. Der Rotor ist drehbar gelagert und wird bei starkem Wind durch ein Federsystem in die sogenannte Helikopterstellung gebracht. Dabei knickt der Rotor nach oben, wodurch die Angriffsfläche zum Wind reduziert wird, um die Anlage vor Schäden zu schützen.
PSW Energiesysteme
PSW Energiesysteme hat seinen Sitz in Celle, Niedersachsen, und ist seit fast 20 Jahren im Markt für Kleinwindkraftanlagen tätig. Das Unternehmen bietet Kleinwindanlagen mit einer Leistung von 3 kW bis 20 kW an.
Eine Besonderheit der PSW-Kleinwindanlagen ist der Zentralantrieb, bei dem Generator und Elektronik nicht wie üblich in der Gondel oben am Mast untergebracht sind, sondern im Unterbau der Anlage. Die mechanische Kraftübertragung erfolgt über eine im Stahlrohrmast verbaute Aluminiumwelle.
In Bezug auf die 10-kW-Klasse bietet PSW Windgeneratoren mit einer Leistung von 10 kW, 12 kW und 15 kW an. Die Rotorgröße bewegt sich zwischen 7,1 m und 10 m Durchmesser.
Ryse Energy
Ryse Energy bietet ebenfalls Kleinwindkraftanlagen in der 10-Kilowatt-Leistungsklasse an. Das Unternehmen wurde in Schottland gegründet und zählt zu den weltweit führenden Anbietern im Bereich der Kleinwindkraft. Durch die Übernahme mehrerer Hersteller verfügt Ryse Energy über ein breit gefächertes Produktportfolio – von Mikrowindanlagen mit einer Leistung von 200 Watt bis hin zu gewerblichen Kleinwindanlagen mit bis zu 60 Kilowatt Nennleistung.
Das Modell E-10 von Ryse Energy gehört zur 10-kW-Leistungsklasse und wird in Spanien produziert. Es handelt sich dabei technisch gesehen um eine 20-kW-Anlage, deren Nennleistung softwareseitig auf 10 kW reduziert wird. Der Rotordurchmesser beträgt 9,8 Meter.
Die E-10 ist ein sogenannter Leeläufer, bei dem der Wind von hinten über die Rotorblätter strömt, bevor er die Gondel erreicht. Eine Windfahne zur Ausrichtung des Rotors ist bei dieser Bauweise nicht notwendig, da der Rotor eigenständig optimal positioniert bleibt.
Zu den besonderen Merkmalen der E-10 gehört die Rotorblattverstellung. Diese ermöglicht es, die Rotorblätter bei starkem Wind um ihre Längsachse zu drehen, um die Leistung zu regulieren und die Anlage zu schützen.
Fazit
Kleinwindanlagen der 10-kW-Klasse sind zu groß für die meisten privaten Betreiber, da ihre jährliche Stromproduktion den typischen Bedarf von Haushalten übersteigt. Diese Windkraftanlagen eignen sich für Gewerbebetriebe mit einem entsprechend höheren Stromverbrauch. Für private Zwecke eignen sich Kleinwindanlagen mit 5 Kilowatt Leistung.
Vor der Auswahl einer Kleinwindanlage sollte man genau überlegen, wie viel Strom sie jährlich für die Eigenversorgung liefern soll. Am Ende ist nicht die Nennleistung entscheidend, sondern die Kosten des produzierten Windstroms. Die Nennleistung dient lediglich als grober Anhaltspunkt. Neben dem Windpotenzial des Aufstellungsorts entscheidet vor allem die Größe des Rotors über die Stromerzeugung einer Windkraftanlage.
