Windkraftanlage: Aufbau, Kauf & Kosten

Windkraft gilt als eine der vielversprechendsten erneuerbaren Energiequellen. Die Erzeugung der Energie findet in Windkraftanlagen statt. In diesem Artikel erhalten Sie Informationen über den Winkraftanlage Aufbau und über die Besonderheiten von vertikalen Windkraftanlagen. Sie wollen eine Windkraftanlage kaufen? Dann informieren Sie sich hier über die Windkraftanlage Kosten und worauf Sie achten sollten, um bei der Mini Windkraftanlage die richtige Wahl zu treffen.


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Windkraftanlage Aufbau

Der Windkraftanlagen Aufbau besteht aus verschiedenen Komponenten, die den Betrieb der Anlage gewährleisten. Nebst dem Fundament als tragende Struktur gehört ebenfalls der Turm, der Rotor und die Gondel mit dazu. Anbei erhalten Sie einen Überblick zum Windkraftanlagen Aufbau.

  1. Das Fundament der Windkraftanlage sorgt dafür, dass die Anlage standfest ist. Die meisten Windkraftanlagen an Land (onshre) sind Flachgründungen bestehend aus Beton und Stahl. Windkraftanlagen auf See (offshore) können aus Beton sowie aus Stahlpfeilern oder Mehrbeinstrukturen bestehen.
  2. Die größte und schwerste Komponente der Windkraftanlage ist der Turm. Die Höhe des Turmes ist standordabhängig: An Standorten mit kleiner Windgeschwindigkeit sind größere Türme notwendig, während an Standorten mit großer Windgeschwindigkeit kleinere Türme ausreichen. Grund dafür ist, dass die Windgeschwindigkeit der entscheidende Faktor für den Wirkungsgrad der Anlage ist. Mehr dazu im Kapitel Wirkungsgrad Windkraftanlage weiter unten.
  3. Ein weitere Komponente der Windkraftanlage ist der Rotor Meistens besteht der Rotor aus drei Rotorblätter, welche an der sogenannten Rotornabe angebracht werden. Der Rotor nimmt die kinetische Energie des Windes auf und wandelt sie in eine Drehbewegung um. Die Rotorblätter können nach Bedarf verstellt werden, um die Energieproduktion zu regeln und um die Anlage vor zu starkem Wind zu schützen.
  4. Das Maschinenhaus der Windkraftanlage, auch Gondel genannt, besteht aus einem Getriebe und aus einem Generator. Die gewonnene Energie der Rotorblätter wird an das Getriebe oder bei getriebelosen Windkraftanlagen direkt an den Generator weitergeleitet. Dort wird die mechanische Energie in elektrische Energie transformiert. Weitere Komponenten in der Gondel sind zum Beispiel die Steuerung des Rotors und eine elektromagnetische Bremse, um die Winrkraftanlage bei Wartungsarbeiten anzuhalten.

Vertikale Windkraftanlage

Die meisten kommerziell genutzten Windkraftanlagen werden mit horizontalen Windrädern betrieben. Es gibt jedoch auch andere Bauarten: Vertikale Windkraftanlagen, flügellose Windkraftanlagen und hybride Windkraftanlagen. Vor allem vertikale Windkraftanlagen ziehen aufgrund des schönen Designs ihrer Rotoren auch heute noch viel Aufmerksamkeit auf sich. Lesen Sie weiter, um im Anschluss mehr über vertikale Windkraftanlagen zu erfahren.

Widerstandsläufer: Savonius-Rotor
Vertikale Windkraftanlage

Eine vertikale Windkraftanlage zeichnet sich durch ihre Rotorachse in vertikaler Lage aus. In der Tat gehört die vertikale Windkraftanlage zu den weltweit ältesten Anlagen; die persische Windmühle reicht bis ins 7. Jahrhundert zurück.

Solche Windkraftanlagen haben den Vorteil, dass ihr Generator durch die Lage der Achse am unteren Teil des Windrades installiert werden kann und damit keine Gondel notwendig ist. Jedoch weisen sie im Vergleich zu anderen Bauarten einen niedrigeren Wirkungsgrad auf.

Auftriebsläufer: Darrieus-Rotor
Vertikale Windkraftanlage

Prinzipiell lassen sich vertikale Windkraftanlagen in zwei verschiedene Unterarten einteilen: In Widerstandsläufer und in Auftriebsläufer. Moderne Windkraftanlagen sind Auftriebsläufer, da sie einen höheren Wirkungsgrad aufweisen. Anbei erhalten Sie eine Gegenüberstellung der aus den zwei Unterarten bekanntesten Beispielen: Dem Savonius-Rotor und dem Darrieus-Rotor.

Vertikale Windkraftanlagen
Widerstandsläufer: Savonius-Rotor Auftriebsläufer: Darrieus-Rotor
  • Kleinwinrdrad-Typ
  • Die gesamte Rotorfläche bietet dem Wind Winderstand und wird weggedrückt
  • Die Rotoren bewegen sich langsam und nie schneller als die Windgeschwindigkeit
  • Aufgrund sines einfachen Aufbaus hat er einen Wirkungsgrad von nur 15 Prozent / geringe Stromerträge
  • Anwendungsgebiet: Kleine Pumpenanlagen, drehende Werbungen, Lüftungen auf Lieferwagen o.Ä.
  • Die Rotorblätter stehen nicht komplett senkrecht zum Wind, sondern sind gebogen
  • Der Wind streicht über das Rotorblatt und erzeugt damit einen Auftrieb
  • Die Umdrehungsgeschwindigkeit kann schneller als die Windgeschwindigkeit sein
  • Aufgrund der Umdrehungsgeschwindigkeit hat er eine höhere Effizienz als Widerstandsläufer
  • Variante H-Rotor: Die Rotorblätter sind nicht gebogen sondern gerade. Die dem Wind entgegengesetzte Fläche ist damit größer und somit theoretisch auch die erreichte Leistung

Wirkungsgrad Windkraftanlage

Wirkungsgrad Windkraftanlage

Der Wirkungsgrad Windkraftanlage beschreibt die Fähigkeit der Rotoren, die kinetische Energie des Windes in Strom umzuwandeln. Der theoretische Wirkungsgrad von Windkraftanlagen liegt bei maximal 59 Prozent, der Gesamtwirkungsgrad liegt jedoch aufgrund Energieverluste durch das Getriebe und dem Generator bei maximal 50 Prozent. Verschiedene Faktoren beeinflussen den effektiven Wirkungrsgrad der Winrkdarftanlage:

Wie bereits erwähnt, ist ein entscheidender Faktor die Windgeschwindigkeit. Die Windgeschwindigkeit hat wiederum mit ihrer Stärke und Gleichmäßigkeit zu tun. Grundsätzlich nimmt in höheren Luftschichten die Windgeschwindigkeit, also die Stärke und die Gleichmäßigkeit des Windes, zu. Für den Stromertrag bedeutet das: Je größer die gebaute Windkraftanlage, desto höher der Stromertrag. Der Stromertrag steigt jeweils um ein Prozent mit jedem Meter, der ein Windrad höher gebaut wird.

Ein anderer Faktor ist die Länge der Rotorblätter: Eine Verdoppelung der Rotorblätter steigert den Stromertrag um das Vierfache. Schließlich ist auch die Art der Windkraftanlage für den Wirkungsgrad entscheidend: Vertikale Windkraftanlagen haben einen geringeren Leistungsbeiwert als Anlagen mit horizontaler Achse und erreichen einen Wirkungsgrad von maximal 40 Prozent.

Windkraftanlage kaufen

Sie wollen der Umwelt Gutes tun und eine Windkraftanlage kaufen, um selber Energie zu produzieren? Eine Windkraftanlage privat zu halten ist mit dem Kauf einer Kleinwindkraftanlage unter 100 Kilowatt Leistung grundsätzlich gut möglich. Vor allem die Kombination einer solchen Anlage mit einer Photovoltaik-Anlage ist vielversprechend. Mit einer Kleinwindkraftanlage, die übrigens auch Mikro- oder Mini Windkraftanlage genannt wird, kann nicht nur tagsüber sondern auch nachts, wenn die Sonne keine Energie mehr liefert, die notwendige Energie bereitgestellt werden.

Das Problem beim Mini Windkraftanlagen Kaufen ist, dass der Markt zurzeit noch unübersichtlich ist. Das hat mit den über 300 verschiedenen Herstellern weltweit zu tun, unter denen es keinen wirklichen Markenführer gibt und nicht alle Angebote immer qualitativ hochwertig sind. Zertifizierungen von unabhängigen Prüfinstituten wie die internationale Norm IEC 61400-2 können hierbei Abhilfe schaffen, da sie die Leistung und Zuverlässigkeit der Mini Windkraftanlagen belegen.

Voraussetzungen prüfenDamit beim Kauf einer Mini Windkraftanlage alles rund läuft, sollten Sie als Erstes sicherstellen, dass überhaupt genügend Windstärke an Ihrem Wohnort vorhanden ist und abklären, ob eine Baugenehmigung eingeholt werden muss oder nicht. Obwohl es selten vorkommt, dass eine Kleinwindkraftanlage die Grenzwerte für Lärm-Emissionen überschreitet, sollten Sie trotzdem die zulässigen Werte abklären.

Mini Windkraftanlage: So treffen Sie die richtige Auswahl

Falls Sie eine Mini Windkraftanlage kaufen wollen, sollten Sie zuerst Ihren Energieverbrauch bestimmen um zu wissen, wie groß die produzierte Strommenge der Mini Windkraftanlage pro Jahr sein soll. Am besten ist es, wenn ein möglichst großer Anteil des produzierten Stroms selbst verbraucht wird, da die Einspeisevergütung ins öffentliche Stromnetz mit sechs Cent pro Kilowattstunde viel tiefer liegt als der private Strompreis von rund 30 Cent pro Kilowattstunde.

Auch bei der Baumform sollten Sie nicht vergessen, dass es in Bezug auf die Wirkungsgrade Unterschiede gibt: Obwohl vertikale Windkraftanlagen ein schöneres Design haben, sind horizontale Windkraftanlagen im Fokus der Forschung und Entwicklung und damit auf dem neusten Stand der Technik. Das Resultat: Horizontale Windkraftanlagen weisen einen höheren Wirkungsgrad auf und produzieren deshalb deutlich mehr Strom.

Die Auswahl der Windtubrine beim Kauf Ihrer Mini Windkraftanlage hängt von der mittleren Jahresgeschwindigkeit Ihres Wohnortes ab: Je nachdem ob mehr oder weniger Wind vorherrscht, eignet sich eine Schwachwind- oder Starkwindanlage. In Deutschland sind vor allem im Landesinneren die generellen Windverhältnisse eher schwach bis mäßig, weshalb Schwachwindanlagen mit einem größeren Rotor die geeignete Wahl sind.

Qualität hat ihren PreisWindkraftanlagen sollten starken mechanische Belastungen standhalten, um Sturmschäden zu vermeiden. Eine Sturmsicherung hat zwar ihren Preis, jedoch verhindern Sie so längerfristig teure Reparaturen und Ausfallzeiten.

Windkraftanlage Kosten für den Eigenverbrauch

Die Windkraftanlage Kosten für den Eigenverbrauch reichen zwischen 3.000 und 9.000 Euro pro Kilowatt Leistung. Bei einem Durchschnitt von rund 5.000 Euro pro Kilowatt und einer Windkraftanlage von zwei Kilowatt wären das 10.000 Euro für die gesamten Windkraftanlage Kosten. Privathaushalte benötigen in der Regel eine Leistung unter 5 Kilowawtt, Gewerbebetriebe eine Leistung über 10 Kilowatt.

Vergessen Sie jedoch nicht, dass die Leistung der Windkraftanlage nur wenig über den effektiven Wirkungsgrad aussagt und deshalb ein Kostenvergleich hinsichtlich der Leistung nicht unbedingt sinnvoll ist. Vielmehr ist die Länge der Rotorblätter beziehungsweise die Größe des Rotors dafür entscheidend: Ein größerer Rotor erzielt einen höheren Stromertrag, was längerfristig die höheren Anschaffungskosten kompensiert.

Im Vergleich zu anderen Anlagen erneuearbarer Energie wie Photovoltaik-Anlagen, wo pro Kilowatt Leistung mit etwa 1.500 Euro gerechnet werden kann, sind die Windkraftanlage Kosten deutlich höher. Das hat vor allem damit zu tun, dass Solarplatten für Photovoltaik-Anlagen mittlerweile massenproduziert werden und deshalb in den letzen Jahren immer preiswerter geworden sind.

Noch unentschlossen? Unsere Energieexperten helfen Ihnen bei der Tarifauswahl und übernehmen für Sie die Anmeldung unter 0893 80388 95 (Service von Energiemarie by Selectra, Montag bis Freitag von 8:00 bis 19:00).

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