Foto: Wohnhaus der SolarCity

Kleinwindkraftanlagen für Einfamilienhäuser und Kleinbetriebe

Erhebung des Energiepotentials mit möglichst für schwache Windverhältnisse optimierten Kleinwindkraftanlagen an unterschiedlich gut geeigneten Standorten für Einfamilienhäuser und Kleinbetriebe im praktischen Feldversuch.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Die bisherigen vor allem negativen Erfahrungen von Kleinwindkraft­anlagenbetreibern in Österreich haben uns dazu animiert, die Eigenschaften von Kleinwindkraftanlagen genau zu analysieren. Ein Grundproblem dabei stellt der auf die Windgeschwindigkeit bezogene Einsatzbereich von herkömmlichen Kleinwindkraftanlagen dar. Herkömmliche Kleinwindkraftanlagen sind überwiegend für hohe Windgeschwindigkeiten (>5 m/s) ausgelegt, während die tatsächlich häufig vorkommenden Windgeschwindigkeiten bei geringer Masthöhe (<12 m) im Binnenland niedrig (<4 m/s) sind.

Inhalte und Zielsetzungen

Auf die Analyse verschiedener Kleinwindkraft-Konzepte (H-Rotor, Rotor mit Windkonzentrator bzw. Winddiffusor, Propellerrotor in Kombination mit unterschiedlichen Generatoren und Wechselrichtern) folgt die kontinuierliche Entwicklung einer Optimal-Kleinwindkraft-Pilotanlage für geringe Windgeschwindigkeiten.

Übergeordnetes Projektziel ist es die Kleinwindkraft vor Ort für Einfamilienhäuser und Kleinbetriebe speziell in Hinblick auf Kombination mit oberflächennaher Erdwärme unter Einbeziehung der lokalen Bauordnung zu entwickeln.

Methodische Vorgehensweise

Das systematische Vorgehen, um das Projektziel zu erreichen, orientiert sich an der Komplexität einer technischen Lösung, dem finanziellen Aufwand für die Fertigung und an der vor allem anzustrebenden hohen wirkungsgradmäßigen Effizienz der Kleinwindkraftanlage. In mehreren iterativen Schritten innerhalb dieser drei Eckpfeiler soll sich eine Optimal-Kleinwindkraft-Pilotanlage vor allem im praktischen Einsatz bewähren. Dafür wurde jeder erfolgversprechenden Entwicklungsstufe eine Testphase in Form eines mehrwöchigen Dauerbetriebs eingeräumt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Es konnten zahlreiche Erfahrungswerte im praktischen Betrieb und Ertragsergebnisse mit unterschiedlichen Kleinwind­kraft­anlagen bei niedriger mittlerer Windgeschwindigkeit in geringer Masthöhe gewonnen werden.

Das leistungsfähigste und gleichzeitig kostengünstigste Kleinwind­kraft­werkskonzept für geringe Windgeschwindigkeiten (<6 m/s) ist der elektronisch drehzahlgeregelte 2-Blatt-Propellerrotor samt rastfrei anlaufendem permanentmagneterregtem Synchrongenerator. Mit einer elektronischen Rotordrehzahlregelung lassen sich Kleinwindkraftanlagen einerseits auch bei sehr hoher Windgeschwindigkeit (Sturm) betreiben, andererseits können die Schallemissionen minimiert werden. In einer mehrjährigen Testphase hat sich speziell in den Wintermonaten gezeigt, dass die kombinierte Nutzung von Kleinwindkraft und Erdwärme eine zukunftsweisende ist, die sich gut ergänzt. Auf eine aufwendige Zwischenspeicherung von elektrischer Energie kann verzichtet werden.

Als Schlussfolgerung muss angemerkt werden, dass speziell die lokale Bauordnung die Größe und Höhe von Kleinwindkraftanlagen erheblich einschränkt, wodurch der elektrische Energiebedarf für Einfamilienhäuser und Kleinbetriebe durch Kleinwindkraftanlagen in windschwachen Regionen nur bedingt aufgebracht werden kann.

Ausblick

Wenn in Zukunft in der Bauordnung vorgesehen wird, dass Kleinwind­kraft­anlagen so hoch gebaut werden dürfen, dass Sie über bestehende Bauwerke hinausragen dürfen, können vor Ort durchaus jene elektrischen Energiemengen erzeugt werden, um Einfamilienhäuser oder Kleinbetriebe versorgen zu können. Jedoch sind bei einem durchschnittlichen Energieverbrauch eines Einfamilien­hauses von 4000 bis 5000 kWh pro Jahr Kleinwind­kraft­anlagen mit einem Rotor­durchmesser von 5 bis 10 m nötig. Derart großzügig bemessene Kleinwindkraftanlagen können bereits bei sehr niedrigen Windgeschwindigkeiten eine gewisse Grundlast der Verbraucher ohne zusätzliche Aufwendungen für eine Energiezwischen­speicherung abdecken. Inwiefern die breite Bevölkerung Kleinwindkraftanlagen akzeptiert bzw. diese auch selbst in Zukunft nutzt, entscheidet einerseits die allgemeine Kostenentwicklung für Energie bzw. andererseits das Gefahrenpotential umweltschädigender Energiequellen, die unseren Lebensraum zerstören.

Publikationen

Kleinwindkraftanlagen für Einfamilienhäuser und Kleinbetriebe

Schriftenreihe 30/2012 F. Zotlöterer, Herausgeber: bmvit
Deutsch, 49 Seiten

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Projektbeteiligte

Projektleiter

DI Franz Zotlöterer
ZOTLOETERER

Kontaktadresse

ZOTLOETERER
DI Franz Zotlöterer
Wildgansstraße 5
A- 3200 Obergrafendorf
Tel./Fax: +43 (2747) 3106
E-Mail: office@zotloeterer.com
Web: www.zotloeterer.com

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