Miniwindkraft: Energiewende für daheim – oder große Probleme in klein?

In Kürze:

• Eigenheimbesitzer können ihren eigenen Strom auch aus Windkraft gewinnen.
• Neben dem gewohnten Design der horizontalen Windräder gibt es in diesem Segment auch vertikale Varianten.
• Im Vergleich zu einer Solaranlage sind die anfänglichen Kosten für ein Miniwindrad um ein Vielfaches höher.
• Zu ihrer hörbaren Lautstärke gibt es Daten, zum möglichen Infraschall jedoch nicht.

Deutschland befindet sich inmitten der Energiewende. Die Windkraft produziert mit mehr als 31.000 großen Windkraftanlagen in der Jahresbilanz den meisten Strom.

Auch fürs Eigenheim gibt es verschiedene Windturbinen. Diese sind im Gegensatz zu den inzwischen weitverbreiteten Photovoltaikanlagen allerdings eher selten aufzufinden.

Horizontale Windräder

Während große Windkraftanlagen mit teilweise schon mehr als 300 Metern Höhe im Regelfall drei Rotorblätter haben, gibt es bei den kleinen Versionen für Privathaushalte mehrere verschiedene Formen.

Zunächst sind hier die gängigen horizontalen Windkraftanlagen – Windräder mit horizontaler Achse, um genau zu sein – mit meist drei Rotorblättern zu nennen. Anders als die großen Turbinen können die kleinen Versionen mit wenigen Metern Gesamthöhe je nach Modell auch fünf oder sechs Rotorblätter besitzen. Hier sind das zusätzliche Material und damit höhere Materialkosten weniger relevant als bei den Großanlagen.

Kleine Windturbinen haben je nach Modell auch mehr als drei Rotorblätter. Foto: undefined undefined/iStock

Anlagen mit mehr Rotorblättern haben zudem den Vorteil, dass sie schon bei niedrigerer Windgeschwindigkeit anlaufen können. Das steigert den Ertrag bei schwachem Wind. Denn je niedriger die Windturbine ist, desto schwächer und inkonstanter ist der Wind.

Dies ist vor allem bei kleinen Anlagen ein Thema, die meist auf Dächern von Ein- oder Zweifamilienhäusern in 5 bis 30 Metern Höhe zum Einsatz kommen. Um dies zu vermeiden, versuchen Hersteller großer Anlagen, in immer neue Höhen vorzudringen. Absehbare Rekordanlage ist das im Bau befindliche Höhenwindrad in Brandenburg mit geplanten 365 Metern Gesamthöhe.

[etd-related posts=“4632136″]

Spiralförmige Windräder

Zu den horizontalen Windrädern zählen auch solche mit einer Spiral- oder Blumenform. Eine solche Variante bietet der niederländische Hersteller The Archimedes seit gut elf Jahren an.

Ein Blick auf das Windkraftanlagenmodell „Liam F1“ während seiner Enthüllung in Rotterdam, Niederlande, am 27. Mai 2014. Foto: Bas Czerwinski/ANP/AFP via Getty Images

Die Spiralturbine von The Archimedes erfordert laut Datenblatt eine Mindestwindgeschwindigkeit von 3 Metern pro Sekunde (m/s). Das entspricht rund 14,4 km/h oder Windstärke 3, ist jedoch kaum weniger als bei modernen großen Windrädern, die sich bei 3 bis 5 m/s zu drehen beginnen.

Auffällig ist bei allen Kleinwindrädern das eher kleine Windgeschwindigkeitsfenster. Bei rund 14 m/s (circa 50 km/h, Windstärke 7) ist bei vielen Anlagen das Ende der Fahnenstange erreicht, während große Anlagen erst bei 20 bis über 30 m/s (circa 75–110 km/h, Windstärke 9 oder höher) abschalten.

Vertikale Windräder

An manchen Häusern finden sich auch sogenannte vertikale Windkraftanlagen, bei denen die Rotationsachse senkrecht steht und die Flügel von unten nach oben verlaufen und teils noch schräg liegen. Sie sind nicht so weitverbreitet wie die horizontalen Anlagen.

Vertikale Windräder sind für geringere Windgeschwindigkeiten ausgelegt. Foto: pifate/iStock

Zu ihren Vorteilen zählt, dass sie Winde aus jeglicher Himmelsrichtung nutzen können. Außerdem kann sich der schwere Generator in Bodennähe befinden. Durch ihre kompakte Form sind sie weniger auffällig als horizontale Anlagen. Deswegen können sie auch besser in städtischen Gebieten zum Einsatz kommen.

Die Effizienz von vertikalen Anlagen ist in der Regel geringer als die von horizontalen Anlagen. Die Ertragsdifferenz liegt bei rund 20 Prozent.

Ein weiterer Nachteil von vertikalen Windrädern: Wegen ihres Designs sind zusätzliche mechanische Spannungen möglich, wodurch sich ihr Verschleiß erhöhen und ihre Lebenserwartung reduzieren könnte.

[etd-related posts=“5212279″]

Was kostet eine Anlage?

Die Kosten eines Kleinwindrades variieren je nach Größe, Modell, Hersteller und Installationsaufwand. Eine Kleinwindkraftanlage für den Balkon kann weniger als 200 Euro kosten. Stellt man sich eine Windkraftanlage mit Mast von bis zu 30 Metern in den Garten, ist wie bei den ganz großen Anlagen schon ein ausreichend stabiles Fundament nötig. Dann können die Gesamtkosten schnell auf rund 40.000 Euro und mehr klettern.

Der ADAC bezeichnet die Technik aber insgesamt als „verhältnismäßig teuer“. Die Gesamtkosten liegen im Bereich von 3.000 bis 10.000 Euro pro Kilowatt Nennleistung (kWp). Zum Vergleich: Der kWp-Preis für eine Photovoltaikanlage beträgt nur 825 bis 1.430 Euro. Große Anlagen sind dabei günstiger pro kWp als kleine Anlagen.

Eine Genehmigung für eine Kleinwindkraftanlage ist bis 10 Meter Eigenhöhe in Deutschland nicht nötig.

[etd-related posts=“5072804,5196025″]

Geräuschpegel und Infraschall

Im Gegensatz zu den großen Windkraftanlagen haben die kleinen Ableger fürs Hausdach einen eher niedrigen Betriebsgeräuschpegel. So bringt es ein horizontales Windrad der Firma TESUP laut Hersteller auf 37 Dezibel (dB) bei einer Windgeschwindigkeit von 8 m/s (circa 30 km/h, Windstärke 5). Zum Vergleich: Ein Flüstern liegt im Bereich von 30 dB, ein normaler Staubsauger erreicht rund 75 dB.

Etwas lauter können die Spiralturbinen werden. The Archimedes gibt einen Geräuschpegel von maximal 45 dB an. Ähnlich laut oder leise sind die meisten vertikalen Windkraftanlagen. Je nach Modell erreichen sie in der Regel 35 bis 45 dB.

Im Zusammenhang mit Windkraftanlagen nennen Kritiker immer wieder den Infraschall. Dabei handelt es sich um die nicht hörbaren Tieffrequenzen, die im Verdacht stehen, die Gesundheit von Mensch und Tier zu beeinträchtigen.

Die Fachärztin Dr. Ursula Bellut-Staeck, die sich seit mehreren Jahren damit beschäftigt, teilte Epoch Times mit, dass ihr zu den kleinen Windrädern keine Messwerte zu Infraschall bekannt sind. „Aufgrund der Genehmigungsfreiheit misst da kein Mensch irgendwelche Frequenzen“, sagte sie. „Hier gibt es noch viel zu wenig Erfahrungswerte.“

[etd-related posts=“5202195,4999657″]

Sind Kleinwindräder tierfreundlich?

Von den großen Modellen von mindestens 100 Metern Höhe ist bekannt, dass sie eine ernste Gefahr für Vögel, Fledermäuse und Insekten sind. Doch wie sieht es bei den Kleinanlagen aus? Einige Hersteller geben an, dass ihre Modelle „vogel- und fledermausfreundlich“ sind.

Im Jahr 2018 teilte das Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende mit, dass die Auswirkungen von Kleinwindrädern auf Vögel und Fledermäuse „nur ansatzweise bekannt“ sind. Allerdings liegt die Opferzahl nicht bei null. In kleineren Studien habe es damals schon einzelne Kollisionsopfer gegeben, auch Zufallsfunde seien bekannt.

Eine Vertreibung von Vögeln kann durch ein Kleinwindrad ebenso stattfinden, wenn sich diese in unmittelbarer Nähe des Anlagenstandortes aufhalten. Das bestätigte auch Bellut-Staeck. Das schnelle Drehen der kleinen Rotoren „vertreibt jedes Tier“, so die Fachärztin. „Wenn ein Vogel dem Rotor zu nahe kommt, könne er von diesem auch schon erschlagen werden.“

Sinnvoll oder nicht?

Ob sich nun ein Kleinwindrad lohnt, hängt auch von den Gegebenheiten vor Ort ab. Dabei sind folgende Fragen relevant:

• Weht häufig und in guter Geschwindigkeit der Wind? Das ist an jedem Standort individuell.
• Hält das Dach die statische Belastung durch die Anlage, die einige Meter an Höhe haben kann, problemlos aus? Ein Statiker kann hier eine individuelle Antwort liefern.
• Wie sieht es finanziell aus, also holt das Windrad die Investitionen wieder herein? Wann hat sich die Anlage amortisiert? Hierzu sind die anfänglichen Investitionskosten und die zu erwartenden Ertragswerte relevant.
• Können durch die Anlage Beeinträchtigungen wie Schattenwurf oder Flimmern entstehen? Um das einzuschätzen, kann schon die Beobachtung des Hausschattens ausreichen.

[etd-related posts=“4535600,4227364″]

Windkraftanlagen haben im Vergleich zu Solaranlagen den Vorteil, dass sie auch nachts und bei bewölktem Himmel Strom erzeugen können, solange der Wind weht. Aber wenn tagsüber Windstille herrscht, doch die Sonne scheint, wäre eine Solaranlage im Vorteil.

Wer genügend Geld übrig und gute Bedingungen an seinem Standort hat, kann sein Zuhause mit einer Kombination aus Solar, Windkraft und Batteriespeicher zumindest weitestgehend energieautark einrichten. In Zeiten einer Dunkelflaute ist aber die Anbindung an ein zuverlässiges Stromnetz sinnvoll.