SmallWindPower@Home - Evaluierung der Auswirkungen von gebäudemontierten Kleinwindenergieanlagen auf Performance, Personen, Gebäude und Umgebung

Status

abgeschlossen

Ausgangssituation, Problematik und Motivation

Speziell unter der Prämisse eine versorgungssichere, nachhaltige und resiliente urbane Energieversorgung sicher zu stellen, die nicht ausschließlich auf Energieerzeugung aus dem Umland angewiesen ist, gilt es, die vorhandenen Energieressourcen in der Stadt bestmöglich zu nutzen. Neben der Photovoltaik stellt die Kleinwindkraft eine der wenigen Möglichkeiten dar, auch in dicht bebauten Gebieten sowie im städtischen Umfeld umweltfreundlich elektrische Energie zu erzeugen und somit die Ziele der neuen EU-Gebäuderichtlinie, mit der Forderung nach „nearly zero energy" Gebäuden, zu erreichen. Gemeinsam mit dem immer stärker werdenden Wunsch nach privater Energieautonomie führt dieser Umstand dazu, dass Kleinwindenergieanlagen (KWEA) vermehrt auch in den Fokus privater Haushalte rücken und zunehmend auch in dicht besiedelten Gebieten bzw. im Stadtgebiet auf oder in unmittelbarer Nähe zu Ein- und Mehrfamilienhäusern errichtet werden. Mangels Erfahrungswerte wird jedoch dabei oftmals der Einfluss der Umgebung auf die Performance der Anlage vernachlässigt. Geringe Erträge bzw. häufige Störungen und Defekte sind unter anderem die Folgen dieser Planungsfehler. Darüber hinaus müssen auch sicherheitstechnische Aspekte sowie die unmittelbaren Auswirkungen der KWEA (z. B. Schall, Infra- und Körperschall, Vibrationen, Schwingungen) auf das Gebäude, dessen Bewohner:innen sowie die bewohnte Umgebung berücksichtigt werden, um eine Beeinflussung der Lebensqualität zu vermeiden.

Ziele und Innovationsgehalt

Um diese Aspekte bei zukünftigen Planungen berücksichtigen zu können, bedarf es einer umfassenden messtechnischen Evaluierung. Im Zuge des Projekts wurden daher mehrere am Markt verfügbare KWEA unterschiedlicher Technologie auf einem Gebäude montiert und unter Berücksichtigung verschiedener Dachaufbauten im Praxisbetrieb messtechnisch untersucht. Dabei wurden primär folgende Ziele verfolgt:

• Evaluierung der Auswirkungen von komplexen Hindernissen (Wohngebäude mit unterschiedlichen Dachaufbauten) auf die Strömung sowie auf die Anströmung von gebäudemontierten KWEA unter realen Betriebs- und Umgebungsbedingungen
• Messtechnische Evaluierung der Auswirkungen unterschiedlicher, dachmontierter KWEA auf deren Performance (Ertrag, Lebensdauer, ...) sowie auf das Gebäude, dessen Bewohner:innen und die unmittelbare Umgebung hinsichtlich Schall, Infraschall und Körperschall, Vibrationen und Schwingungen sowie sicherheitstechnischer Aspekte

Methodische Vorgehensweise

Im Energieforschungspark Lichtenegg wurden zwei Gebäudenachbauten mit verschiedenen Dachaufbau (Flachdach, Giebeldach) errichtet. Während sich bisher durchgeführte Untersuchungen auf Simulationen bzw. Modellmessungen im Windkanal beschränkt haben, bietet diese Infrastruktur die Möglichkeit, KWEA unter realen Umgebungsbedingungen direkt auf einem Gebäude zu vermessen und die Auswirkung gebäudemontierter KWEA messtechnisch zu erfassen. Dazu wurden im Betrieb

• die Strömungsverhältnisse rund um das Gebäude (Windgeschwindigkeit, -richtung und -beschleunigung, Turbulenzintensität und -frequenz),
• Ertrag und ausgewählte Betriebsparameter der KWEA (z.B. Leistung, Drehzahl),
• Vibrationen und Schwingungen an der KWEA sowie im/am Gebäude,
• Schall und Infraschall in unmittelbarer Umgebung sowie Körperschall im Gebäude

erfasst. Im Sinne einer gesamtheitlichen Betrachtung wurden die Messergebnisse mit einer Technikfolgenabschätzung (Lebenszyklusanalyse, Wirtschaftlichkeitsbewertung, Auswirkungen auf Betroffene, ...) ergänzt.

Ergebnisse und Erkenntnisse, Ausblick

Auf Basis der gewonnen Mess- und Erfahrungswerte wurden ein Kriterienkatalog für die Umsetzung von KWEA in dicht bebauten und bewohnten Gebieten auf oder in unmittelbarer Umgebung von Wohngebäuden sowie ein Anforderungskatalog für die Prüfung/Zertifizierung von gebäudemontierten KWEA erarbeitet. Um die Ergebnisse einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen, wurden diese in einem Leitfaden für die Errichtung und den Betrieb von gebäudemontierten KWEA zusammengefasst.

Projektleitung

Kurt Leonhartsberger, MSc, FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• Energiewerkstatt Verein
• Solvento energy consulting gmbH
• Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik
• Sensenwerk Sonnleithner GmbH

FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie
Kurt Leonhartsberger, MSc.
Giefinggasse 6
A-1210 Wien
Tel.: +43 (664) 619 25 86
E-Mail: kurt.leonhartsberger@technikum-wien.at