Welche Windkraftanlage

Hallo Dirk,

bevor man sich für eine Windkraftanlage entscheiden kann sollte man zuallererst genauer die Standortbedingungen ermitteln. Am wichtigsten sind die Windgeschwindigkeiten über das Jahresmittel und der am häufigsten gemessenen Windgeschwindigkeit.

Auch wichtig wäre zu ermitteln ob bei Dir Turbulenzen auftreten und wie das Böen-Verhalten ist oder ob die Strömung gleichmäßig ohne größere Störung kommt.

Erst danach lässt sich sagen ob sich ein Windrad lohnt und ggf. auch welcher Bautyp.

Du sagst es Aloys!

Deutschland ist zu 80% Schwachwindgebiet aber gebaut werden Windräder die erst bei höheren Windgeschwindigkeiten ihr optimales Wirkungsgrad - Verhältnis erreichen.

Der Wirkungsgrad ist nun mal nicht bei allen Windgeschwindigkeiten gleich hoch.

Knapp 5 m/sec mittlere Windgeschwindigkeit in 10 m Höhe würde bedeuten: nur bei freistehender Aufstellung ohne turbulenz - erzeugende Hindernisse zumindest für den Wind aus der Hauptwindrichtung, also nur bei guter laminar einwirkender Strömung in dieser Strömungsgeschwindigkeit erreichbar

4,9 m/sec ist noch nicht viel.

Vorausgesetzt Du hast genau solche Bedingungen und bist bereit einen 10 m hohen Mast dafür aufzustellen dann wäre Dir mit einem Rotor mit horizontal liegender Rotordrehachse am besten gedient. In der Höhe und ab 1 m Rotordurchmesser aufwärts am besten auch mit einer mechanischen Sturmsicherung, Helikopter, Furling oder Ähnliches.

Die Ertragserwartungen sollten nicht übertrieben hoch gesetzt werden, erst ab 5 - 6 m/sec können solche Kleinwindkraftanlagen wirtschaftlich betrieben werden und Kosten nach einiger Zeit wieder amortisieren - im Schnitt so ungefähr in 10 bis 20 Jahren Laufzeit, selten weniger.

An der Küste und an wenigen anderen günstigen Standorten kann es damit weitaus besser sein.

Bei noch weniger Wind kann bestenfalls ein Eigenbau mit improvisierten Mitteln die Investment Bilanz noch schönen.

Solltest Du in Bodennähe weit unter 10 m Höhe aufstellen so wärest Du an einem typischen Standort mit Schwachwind lokalisiert, so 3 -4 m/sec im Mittel in Bodennähe und hättest damit keine Chance damit wirtschaftlich auf einen wirklich guten Nenner zu kommen es sei denn die Kosten und/oder der Aufwand spielt eine untergeordnete Rolle.

Sollte bei Dir turbulent verwirbelte Strömung vorherrschen dann kann eine sinnvolle Auswahl nur unter einigen Vertikal achsialen Läufern gefunden werden mit deutlichem Abschlag beim Energieertrag relativ zu Horizontalläufern. Z.B. mit einem Savoniusrotor, weniger oder gar nicht mit einem Darrieus-rotor.

ich kann da nur Alois und Carl zustimmen , manchmal frage ich mich auch warum diese Art Windpumpen -Windräder nicht öfters zu sehen sind bei neuen Anlagen , sicherlich können Andere besser erklären wie ich , warum die wohl in Durchschnitts -Windgeschwindigkeiten halt was liefern was 3 Flügler nicht können und halt auf Starkwind wartend dann ihren Bonus ausspielen , den man aber im Täglichen Leben vermisst , nur hab ich an der Westküste Irlands gelebt , und in meiner Nachbarschaft war in schlechterer Lage eine Westernmill zum Wasserpumpen aus einem Borloch um Gewächshäuser mit Gieswasser zu versorgen installiert , das Windrad habe ich mindenstens 20 Jahre bewundert , und auch daran gedacht , nur unbezahlbar und eventuell auch zu exponiert auf meinem Standort bei gut 5,5-6 m/s Jahresdurchschnitt auf einer Bergkuppe so eine Windturbine zu installieren , anstatt einen "Schnelläufer für 1/3 der Kosten , Keine Ahnung , will auch nicht zu streng sein , aber den Fehler hab ich dan begangen , war kein grosser finanzieller aber ein gedanklicher Fehler war dies schon , deshalb wiederspreche ich hier gerne Berechnungen die angestellt werden bassierent auf "Durchschnittswindgeschwindigkeit in 10 m Höhe" zb , denn das heisst erstmal , das die Spitzen an Windgeschwindigkeit auf den Jahresdurschnit halt draufgerechnet werden , bringt mir aber nix bei zb 3 Wochen relativer Windstille , hoffend es kommt ein Wintersturm , um dann einen Jahresmittelwert festzulegen der mir dann die Nutzbarkeit einer Windkraftanklage logisch erklären soll , weil man den Sturm auf die Flaute obendrauf rechnet

Zurück aber zu meiner These die ich aber richtig finde , lieber im Durchschnitt etwas produzieren , als auf den grossen Wind zu warten und dann zuviel , also halte ich den Rotor eher für wichtiger wie den Generator

"auch weil bei Dir - noch relativ kleine Windgeschwindigkeiten vorherrschen, Du sagst ja 4,9 m/sec in 10 m Hohe und das sind am Boden kaum mehr als 3 - 4 m/sec - wäre das ein Ort wo ein Westernwindrad ( natürlich mit Klappfahne als Sturmsicherung, das muß sein) sehr gut aufgestellt wäre."

Soll das ne Beratung sein,oder ne Fehlberatung?

4,9 m/s in 10 m ist fast schon ein privilegierter Standort.
Was heißt am Boden? Als ob die Westernmills in Afrika nicht auch ne Gondelhöhe hätten, von z.B. 10m.

Zum Wasserpumpen mögen sie ihren Sinn haben. Zumindest wenn mit Kolbenpumpen. Da braucht es genug Startmoment.
Für die Stromproduktion sind sie aber eher nur 3. Wahl.
1. wegen ziemlich viel Aufwand.
2. Weil der Wirkungsgrad bei üblicherweise TSR 1 recht niedrig ist.
3. Weil es wegen dieser TSR 1 ohne Getriebe oder Großgenerator nicht geht.

Verwunderlich, dass wieso nicht auch hier auf eine Nemo 2000 verlinkt.
Bei Referenzwind 11 m/s hat sie aber nur um 750W.

Gäbe auch noch ne andere Geräte-Kombination, die sich lohnen könnte.
Nur ist es eben so, dass es nicht rechtskonform ist, Einer PV-Anlage mit Einspeisevertrag einfach mal noch ne WEA dazu zu gesellen. Liegt an dem Unterschied der Einspeisevergütung von einigen Zentel Cent.

Auch werden die Überschüsse tariflich praktisch fast verschenkt. Bei Balkonkraftwerken gänzlich!

Abhilfe würde nur ne zunächst Speicherung in einem nicht zu kleinen Akku bringen.
An dem dann ein spezieller WR, der nur den Eigenverbrauch bereit stellt.
Mehrbedarf kommt dann aus dem Netz.
Damit da aber aus der batterie nichts abwandert, haben diese WR eine Regelung auf Nulleinspeisung.

Diese Zusatztechnik kostet nicht wenig.
Auch wegen solch komplizierter Rechtssituation in D ist die Verbreitung von kleinen WEA eher gering.

Nochmal zum Aufstellungsort der ja möglicherweise in 10 m Höhe und freistehend am Feldrand geschieht:

Die 4,9 m Windgeschwindigkeit dort - da würde ich prüfen wollen ob es sich dabei um den aus sämtlichen im Jahr auftretenden Windgeschwindigkeiten zusammengerechneten Mittelwert handelt oder eben um die wirklich viel wichtigere am häufigsten auftretende Windgeschwindigkeit.

Ein Beispiel um das zu relativieren:

hätte man über das Jahr durchgehend 2 Monate lang eine Windgeschwindigkeit von 13 m/sec und 10 Monate nur 3 m/sec so errechnet man daraus einen Mittelwert von 4,6 m/sec obwohl es die meiste Zeit nur mit 3 m/sec bläst.

Und der kurzzeitige Überschuss lässt sich dann nicht für die überwiegend flaue Zeit speichern.

Bei 3 m/sec hat man eben nur etwa 5 Watt aus 1 m2 überstrichener Rotorfläche. Das ist die traurige Realität!

Tatsächlich real gemessene 4,9 m/sec die meiste Zeit des Jahres wäre allerdings schon gut genug wenn wir damit zufrieden sind dass unter solchen Bedingungen (4,5 m/sec) mit einem für solche Windgeschwindigkeiten optimalen Windrotor mit einem Beiwert von 0,3 dann schon maximal 22 Watt pro Quadratmeter überstrichener Fläche generiert werden kann.

Diesen Wert zur Windgeschwindigkeit entnehme ich der Tabelle aus Horst Chromes Buch: "Windenergie Praxis".

Der Leistungsbeiwert von 0,3 in dieser Tabelle bezieht sich nicht auf den Wirkungsgrad einer Westernmill die nur Bleche als Flügel hat sondern auf die Kukater deren Flügel mit aerodynamisch gebildeten Profilen versehen sind.

Mit Schnellläufern oder weniger Flügeln lassen sich bei höheren Windgeschwindigkeiten auch bessere Leistungsbeiwerte herauskitzeln aber nicht im niedrigeren Bereich von 4,9 m/sec. Strömungsgeschwindigkeit. Dort dürfte auch für Hochleistungsprofile nicht mehr herauszuholen sein als mit den gemütlicheren Profilen der Kukater oder denen von andereren Langsamläufern mit mehr Blättern und dem dafür höher ausfallendem Drehmoment die für niedrigere Windgeschwindigkeit ausgelegt sind.

Der Wirkungsgrad schwankt mit den Windgeschwindigkeiten, es ist kein fest stehender Wert der über alle Strömungsbereiche hinwegreicht!

@ Carl:
Der hatte doch geschrieben:
"nach dem Globalen Wind Atlas liege ich bei mir bei einer Windgeschwindigkeit von 4,92m/s bei 10m Höhe."
Wäre wohl nötig, den auch mal zu benutzen, denn der bestimmt den Jahresmittelwind.

Ja und ? Che , das ist Dein " Theoretiker Jargon " , hat halt nur indirekt was mit der Praxis zu tun , damit wirst Du dich abfinden müssen !

Laut dem Atlas ohne den vorher jemals benutzt zu haben , war mein Jahresmittel in Irland meines Standorts bei 7.16 m/s bei 10 Meter Höhe .... hmm mit ca 6 hätte ich ja gerechnet bzw kenn ich Leistungsangaben von Kollegen mit Windgeschwindigkeitsmessungen die in ganz Europa wohl an einem der besten Standorten zu finden sind ....

Also ehrlich gesagt Che . nein , wird es nicht funktzionieren via Windatlas, etwas beratend zu berechnen , und nein sollte man sagen sich eine Windkraftanlage zu leisten , und doch machen die Spass ,


Ich hab Null Intresse Theoretiker Kram vor gerechnet zu bekommen , eher wichtiger ist es genaueres Augenmerk auf die Gegebenheiten zu legen

Zitat: "Ist doch klar, dass über ein Jahr gemittelt wird.
Da sind die häufigsten Vw genauso drin, wie die weniger häufigen."

Ja genauso habe ich mir das auch vorgestellt. Dann nämlich sind die am häufigsten auftretenden Windgeschwindigkeiten in der Regel durch die weniger häufigen Spitzen verfälscht.

Auf die häufigsten kommt es aus folgenden Gründen bei uns an:

Es ist ein riesengroßer Unterschied für die Rentabilitätsrechnung ob am häufigsten 3 bis 4 m/sec Wind vorherrscht oder ob sich parallel dazu am gleichen Standort aus den zusammengewürfelten Vw ein Jahresmittelwert von 4,93 m/sec ergibt.

Bei Kleinwindkraft jedenfalls verfügt man nicht wie manchmal bei den größeren Kollegen über ein Netz in welches die oft weit höheren aber selteneren Spitzen eingespeist und so etwas flexibler genutzt oder in Pumpspeicherwerken für beliebig später nutzbaren Verbrauch abrufbar sind.

Das ginge bei uns nur mit Einspeisevergütung und wie schlecht die ist braucht hier niemand mehr vorrechnen.

Deshalb kann man bei Großanlagen mit dem Jahresmittelwert eher etwas anfangen nicht aber bei kleinen Anlagen.

Ein Akku der mir die Spitzen so speichert dass ich damit die am häufigsten auftretenden Windgeschwindigkeiten so managen kann dass mit Hilfe der in Spitzen gespeicherten Mengen der tägliche Verbrauchsbedarf vernünftig ausgeglichen werden kann müsste riesig sein und wäre zudem verlustbehaftet durch Eigenverlust.

Es wäre unrealistisch anzunehmen dass die in Spitzen anfallenden Mengen die dann ein Vielfaches dessen sind was durch die am häufigsten auftretenden Windgeschwindigkeiten generiert werden kann vom Normalverbraucher gespeichert werden können. Bestenfalls werden Überschüsse in Heizung oder Warmwasser gewandelt.

Das heißt aber immer noch nicht dass der Jahresmittelwert herangezogen werden kann wenn man wissen möchte wieviel Strom im Großteil der Zeit generiert werden kann.

Das kann man aber nur wenn man die genaue Windgeschwindigkeit der am häufsten auftretenden Strömung kennt, ohne das zusammen geschüttete Jahresmittel aus allen Windgeschwindigkeiten die da kommen.

Mit anderen Worten: Die am häufigsten auftretenden Windgeschwindigkeiten sind untereinander ziemlich gleich und wenn man dafür überhaupt einen Mittelwert bräuchte dann wäre der z.B. 3 bis 4m/sec oder 4 -5 m/sec usw.

Aber ganz sicher nicht 4,93 m/sec!

Du hast bei 2,7 m/s das z.B. davor unterschlagen.

Aber geh mal davon aus, dass ich mich in der Art, wie Du das inzwischen wieder tust, nicht mit Dir weiter unterhalten möchte.