Mikrowindanlage in 20 min aufgebaut: dieses Startup sollte man kennen

Diese innovative und super-leichte Mini-Windturbine lässt sich durch eine Person in nur 20 Minuten aufstellen. Eine saubere Stromquelle, unabhängig vom öffentlichen Netz. Kann direkt an eine mobile Powerstation angeschlossen werden. Geeignet beispielsweise fürs Wohnmobil, Campingwagen oder Zelt.

Das technische Konzept der 200 Watt Mikrowindanlage ist komplett neu gedacht. Das Startup KiteX aus Dänemark muss jeder kennen, der sich für Kleinwindanlagen interessiert.

Wir haben uns den Wind Catcher genau angeschaut, weil wir im aktuellen Kleinwind-Marktreport diverse Startups einem Faktencheck unterzogen haben. Bei KiteX kann man sagen: die Angaben sind seriös und stimmig, alles technisch fundiert.

Video zum KiteX Windcatcher

Jetzt unser Video zum Wind Catcher anschauen (16:19 min):

Der Wind Catcher im Überblick

Zugegeben, anfangs waren wir skeptisch. Aber je mehr wir uns mit der Technik des Wind Catchers auseinandergesetzt haben, desto größer das Staunen. Das technische Konzept ist in vielen Bereichen neu gedacht. Komplett anders als herkömmliche Kleinwindanlagen.

Die wichtigsten Merkmale und Daten der Mikrowindanlage im Überblick:

Leicht und mobil
Das komplette Windkraftsystem, wohlgemerkt inklusive Mast und Bodenanker, wiegt nur 12 kg und lässt sich durch eine Person in 20 Minuten aufbauen. Anfangs wird es wahrscheinlich länger dauern, aber wenn man Übung damit hat, sollten die 20 min realistisch sein.

Zusammengeklappt betragen die Abmessungen 20 x 20 x 200 cm, sodass alles in eine Transporttasche gepackt werden kann. Dann kann man sich die Mikrowindanlage samt Mast und Abspanngurte auf den Rücken schnallen.

Schwachwindanlage: 200 Watt Nennleistung bei 5,5 m/s
Die Nennleistung wird mit 200 Watt bei 5,5 m/s Windgeschwindigkeit angegeben. Im Gegensatz zu anderen Kleinwindanlagen befindet man sich hier schon bei mäßigem Wind im Auslegungs-Leistungsbereich der Windturbine.

Auch die Relation 200 Watt Nennleistung mit 4 m Rotordurchmesser zeigt: Der Wind Catcher darauf ausgelegt, bereits ab einer vergleichsweise geringen Windgeschwindigkeit Strom zu erzeugen. Eine Schwachwindanlage.

Viele am Markt angebotene Mikrowindanlagen sind für die Installation auf Segelschiffen vorgesehen. Das heißt für die Starkwindverhältnisse auf dem Meer. Die Rotoren solcher Kleinwindanlagen sind deshalb sehr viel kleiner.

Bauweise: Horizontaler Leeläufer
Die Lage der Rotorachse ist horizontal. Diese Bauform entspricht dem Stand der Technik. Horizontale Windanlagen sind in puncto Effizienz und Zuverlässigkeit vertikalen Windanlagen i.d.R. überlegen.

In Bezug auf die Windausrichtung: Es ist ein Leeläufer. Das heißt, der Rotor liegt auf der windabgewandten Seite hinter dem Mast. So wie in der rechten Grafik dargestellt. Der Wind drückt den Rotor hinter den Mast. Deshalb ist keine Windfahne notwendig, was zum geringen Gewicht der Anlage beiträgt.

Die Gründer des Startups 

KiteX wurde im Jahr 2021 von den Dänen Christoffer Sigshøj und Andreas Okholm gegründet. Windenergie nimmt bei beiden Gründern nicht nur beruflich einen zentralen Stellenwert auch, sondern auch privat. Denn beide sind passionierter Kitesurfer. Kein Zufall, dass Kite auch im Namen des Unternehmens KiteX auftaucht. Die Inspiration für den Wind Catcher kam durchs Kitesurfen. Chris und Andreas hatten die Idee, eine Kleinwindanlage zu entwickeln, die ebenfalls mit wenig Material und Gewicht auskommt. 

Studiert haben die beiden Ingenieure an der DTU, der Technischen Universität Dänemark. Die DTU ist weltweit eine der führenden Hochschulen, was Forschung und Entwicklung im Bereich der Windenergie angeht.

Schon früh konnten die beiden Gründer viele Menschen für ihre Idee einer mobilen Leichtbau-Mikrowindanlage begeistern. Denn der Start des Unternehmens wurde sehr erfolgreich über Crowdfunding finanziert, fast 100.000 Euro wurden eingesammelt. Das Finanzierungsziel wurde damit weit übertroffen.

KiteX konnte im Jahr 2023 weitere Investoren von ihrer Technologie überzeugen, da das Startup kürzlich 800.000 Euro an Eigenkapitel erhalten hat.

Ein Teil des Geldes wird für die Entwicklung einer deutlich ertragsstärkeren Kleinwindanlage verwendet, die eine Leistung zwischen 2 und 5 kW haben wird. Die könnte den Jahresstrombedarf eines kompletten 4-Personen-Haushaltes decken.

Leistungsregulierung & Antriebskonzept

Die Leistungsregulierung ist bei jeder Windkraftanlage von zentraler Bedeutung. Dabei geht es nicht nur um die Maximierung der Stromproduktion, sondern auch um die Sturmsicherung. Bei Sturm muss es eine Regelung geben, welche die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors limitiert. Sonst könnte die Windanlage zerstört werden.

Der Wind Catcher hat dazu eine Rotorblattverstellung implementiert. Wenn der Wind stärker wird als die Nenn-Windgeschwindigkeit, dann drehen sich die Rotorblätter aus dem Wind, sodass die Windangriffsfläche verringert wird.

Zudem gibt es eine Regelung, die die Mikrowindanlage automatisch drosselt, wenn die Batterie voll ist oder die Kabelverbindung unterbrochen wird

Die Überwachung der Leistung und das Ein- und Ausschalten der Anlage kann via App erfolgen.

Antriebskonzept
Das Antriebskonzept beschreibt, wie die Rotation des Rotors effizient in Strom umgewandelt wird. Die Anlage umfasst ein zweistufiges Riemengetriebe, welches die Drehzahl erhöht, die beim Generator ankommt. Die Stromerzeugung erfolgt durch einen synchronen, bürstenlosen Permanentmagnet-Gleichstrom-Generator, auch BLDC-Generator genannt.

Hinter dem Generator sitzt eine kleine Kontrollbox. Diese umfasst eine kleine Batterie, die zum einen als Puffer die schwankende Stromproduktion ein wenig ausgleicht, aber auch als Last fungiert, sofern die externe Hauptbatterie vollgeladen ist.

Rotor der Windanlage

Der Rotor ist das wichtigste Bauteil einer Windkraftanlage. Das Rotordesign des Wind Catchers ist ein Alleinstellungsmerkmal. Die drei Rotorblätter bestehen aus Karbon und Glasfaser, die KiteX aus Deutschland bezieht. Die Plastikteile entstehen per 3D-Drucker aus recyceltem Plastik in der Nähe von Kopenhagen.

Die Flügel sind sehr leicht und bestehen aus einem speziellen Kunststoff, der mit einer Folie geschützt ist. Die Stabilität wird durch den durchgehenden GFK-Stab unterstützt. Alles in allem werden die Flügel durch starken Wind stärker gebogen, als bei herkömmlichen Rotorblättern.

Passend zur sehr niedrigen Nenn-Windgeschwindigkeit hat die Windanlage einen sehr großen Rotor mit 4 m Durchmesser. Allerdings erzeugt nicht die komplette Flügellänge einen Auftrieb. Denn die Rotorfläche wird von KiteX mit 9,42 qm angegeben. Bei 4 m Durchmesser müssten es 12,5 qm sein.

Stromertrag

Beim Stromertrag werden von KiteX Tageswerte angegeben und nicht wie üblich Jahreswerte. Das ist sinnvoll, da ja die Windanlage nicht für den dauerhaften Betrieb über viele Jahre an einem Standort gedacht ist, sondern eher kurzfristig an verschiedenen Standorten über mehrere Tage.

An einem Standort mit gutem Windpotenzial von durchschnittlich 4 m/s erzeugt die Windanlage 2,6 kWh Strom pro Tag, d.h. in 24 h. Damit kann man was anfangen. Hast du z.B. einen Laptop mit 80 Watt Leistung 8 Stunden lang in Betrieb, so verbraucht der 0,64 kWh Strom.

Installation

Der schnelle Auf- und Abbau der Windanlage ist unverzichtbar für die mobile Nutzung an unterschiedlichen Standorten.

Verankert ist das Windrad mit Spanngurten und Schraubankern, die man an drei Punkten in der Erde befestigt. So ist es auch möglich, die Konstruktion auf unebenem oder bis zu zwölf Grad abschüssigem Gelände aufzubauen.

Aufpassen sollte man bei sehr weichem Boden, da sich die Bodenanker bei Sturm lösen könnten. Das ist in Dänemark anscheinend schon passiert.

Der Durchmesser der benötigten Stellfläche beträgt 4 m. Die Windanlage sollte so platziert werden, dass sie aus Hauptwindrichtung frei vom Wind angeströmt wird.

Systemanschluss

Von Werk aus ist die Anlage so konfiguriert, dass der Strom direkt, das heißt ohne extra Laderegler eingespeist werden kann.

Am Boden sorgt eine kleine Box („Ground Station“) für die Stromwandlung, sodass der Wind Catcher direkt an den Photovoltaikeingang einer mobilen Powerstation (Bluetti, Jackery etc.) angeschlossen werden kann. Hier muss man darauf achten, dass die DC-Spannung der Windanlage niedriger ist, als die zulässige Maximalspannung der Powerstation. Die Windturbine verhält sich wie ein virtuelles Photovoltaikmodul mit MPPT-Regelung. Die Batteriekapazität der Powerstation sollte zwischen 600 und 8000 Wh liegen. 

Man kann den Wind Catcher auch parallel mit Photovoltaikmodulen betreiben. Dann wird die Batterie der Powerstation deutlich ausgeglichener geladen, Solarenergie und Windenergie ergänzen sich optimal.

In technischer Hinsicht muss man darauf achten, dass der Strom nicht zurück in die Windanlage oder das Solarmodul fließt. Dafür werden Sperrdioden eingesetzt. Die notwendigen Kabel und Bauteile werden von KiteX bereitgestellt.

Es gibt noch weitere Möglichkeiten des Systemeinbindung des Wind Catcher, nicht nur an eine Powerstation. Dafür sollte dann ein passender MPPT-Laderegler verwendet werden. Dann können auch andere Batterien geladen werden.

Referenzen: Tests & Kundenbericht 

Generell sind unabhängige Referenzen bei der Anschaffung einer Kleinwindanlage wichtig.

KiteX geht offen damit um, seit wann und wo die Windanlagen getestet wurde.Seit Mai 2020 finden Freilandtests statt. Auf dem Teststandort des Startups in der Nähe des Hauptsitzes im dänischen Risø. Im Fußbereich der Internetseite von KiteX wird sogar die Adresse des Teststandorts genannt.

Ein Kunde und Betreiber des Wind Catchers aus Deutschland hat uns im Februar 2023 über seine positiven Erfahrungen im Rahmen einer sechsmonatigen Betriebszeit berichtet. Das ist sicherlich nicht repräsentativ, aber trotzdem ein Hinweis, dass die Windanlage über einen gewissen Zeitraum funktioniert. Das gilt auch für die Sturmsicherheit der Windanlage.

Zielgruppen und Anwendungsfelder

Der Wind Catcher ist nicht für jeden geeignet. Es ist eher eine Nischenlösung. Man muss die Rahmenbedingungen für den sinnvollen Betrieb der Kleinwindanlage kennen.

Auch für den Betrieb des Wind Catchers benötigt man eine windstarke Lage, auch wenn es eine Schwachwindanlage ist. Man braucht eine freie Anströmung aus Hauptwindrichtung. Schwachwindanlage bedeutet eher: sie ist für die Landnutzung ausgelegt, nicht für den Betrieb auf Segelschiffen, wie viele andere Mikrowindanlagen.

Im Fokus steht nicht der stationäre, dauerhafte Betrieb an einem Standort, sondern der mobile und kurzfristige Einsatz an unterschiedlichen Standorten. Es ist nicht klar, ob die Windanlage für eine kontinuierliche Dauerbelastung ausgelegt ist. Übrigens hat der mobile Einsatz in Deutschland baurechtliche Vorteile, denn mobile Kleinwindanlagen benötigen hierzulande keine Baugenehmigung.

Die Windanlage wird nur für die Batterieladung angeboten. Es gibt keinen netzkompatiblen Wechselrichter. Man kann also nicht mit 230 Volt ins Hausnetz einspeisen.

Der Wind Catcher ist überall dort eine Option, wo es kein öffentliches Stromnetz gibt und man eine saubere und autarke Stromquelle benötigt, die schnell zur Verfügung stehen muss.

Wer in abgelegenen Orten sein Wohnmobil, Campingwagen oder Zelt platziert, der muss sich Gedanken um die Stromversorgung machen. Standard ist die Nutzung eines kleinen Solarmoduls in Kombination mit einer Batterie bzw. Powerstation. Aber mit dem Wind Catcher kann man ergänzend auch den Wind in Strom umwandeln.

Der Wind Catcher wäre auch gut geeignet für die Stromerzeugung in Krisengebieten, die nach einem Zusammenbruch des Stromnetzes schnell wieder hergestellt werden muss. Auch hier in Kombination mit Photovoltaik und Stromspeicher. Fokus wäre die kleinteilige, punktuelle Stromversorgung. Auch hier kann die Miniwindanlage mit dem schnellen Aufbau und geringem Transportgewicht punkten. Internationale Hilfsorganisationen sollten den Wind Catcher erproben.

Der Wind Catcher ist besonders geeignet für Regionen mit weniger Sonnenschein, aber viel Wind. Beispielsweise in Küstenregionen im Norden. Wer aber im sonnigen Süden sein Lager errichtet, der wird oft mit Photovoltaik und Batterie auskommen. Eine zusätzliche Windanlage ist dann nicht notwendig.

Fazit: Einzigartige Innovation

Der Wind Catcher ist als Innovation außergewöhnlich. Das Besondere ist das kompromisslose Leichtbau-Konzept. Dazu gehört die Verwendung von leichten und gleichzeitig stabilen Werkstoffen. Darunter die Verwendung von strapazierbaren Schnüren, welche die Windlast aufnehmen. Der schnelle Auf- und Abbau durch eine Person ist nur aufgrund des Leichtbaus aller Komponenten möglich.

Normalerweise ist eine Kleinwindkraftanlage fix an einem Ort installiert. Die Komponenten bestehen aus festen und eher schweren Werkstoffen. Beispielsweise Stahl für den Mast. Damit Stabilität und Standsicherheit gewährleistet sind vor dem Hintergrund der enormen Kraft, die der Wind ausüben kann.

Wenig Material und wenig Gewicht bedeutet gleichzeitig: die Mikrowindanlage kann sich an einem windstarken Standort schnell energetisch amortisiert, hat eine gute Klimabilanz. Ein Pluspunkt ist dabei auch die Verwendung von recyceltem Kunststoff.

KiteX muss man im Auge behalten. Mal schauen, wie sich KiteX entwickelt, ob sie sich dauerhaft im Markt etablieren werden. Die Windanlage muss sich im langfristigen Betrieb, das heißt unter Dauerbelastung bewähren.

Alles in allem ein positiver Faktencheck zu KiteX. Längst nicht alle Startups im Bereich der Kleinwindkraft können überzeugen. Das gilt beispielsweise für die Windturbine von Aeromine, die mit übertriebenen und unrealistischen Angaben beworben wird.

Weiterführende Informationen:

KiteX im Internet >> siehe hier 
Kleinwind-Marktreport >> siehe hier

Autor: Patrick Jüttemann