Allianz für den Eigenverbrauch

Seit 2001 baut Michael Heyde kleine Windräder. Ein Dutzend Jahre in diesem Geschäft, da wird man zurückhaltend. „In der Regel werden die Möglichkeiten der kleinen Windturbinen von den Leuten überschätzt“, sagt er. „Und es gibt sehr viele schwarze Schafe unter den Herstellern und den Händlern.“ Heyde Windtechnik ist in dieser jungen Branche deutschlandweit bekannt. Denn in den zurückliegenden zwölf Jahren hat die Firma immerhin rund 350 Anlagen aufgebaut. Im Mai 2013 wurde die Firma zur Heyde Windtechnik GmbH umfirmiert. Das Unternehmen befindet sich in Dippoldiswalde, eine Viertelstunde westlich von Dresden. Die beiden Geschäftsführer, Michael Heyde und René Mäke, teilen sich in die Aufgaben.

Nur für Eigenheime

Der 55-jährige Maschineningenieur Heyde kümmert sich um die mechanische Fertigung und den Formenbau, sein Geschäftspartner René Mäke erledigt den Zusammenbau der Anlagen, die Elektrik und den Anschluss. Beide laminieren die Rotorblätter und das Zubehör. „Wir bauen nur für Eigenheime, mit Turbinen zwischen 2,5 und 6 Kilowatt“, erläutert Michael Heyde. „Wichtig ist, dass ausreichend Wind vorhanden ist. Und es ist zu klären, wie viel Kilowattstunden der Kunde im Jahr ernten möchte. Danach richtet sich die Größe der Windrades.“

Eine rein sächsische Anlage

Die Windkraftanlagen kommen unter der Marke Heywind auf den Markt. Ein kleiner Windrotor wiegt zwischen 65 und 160 Kilogramm. Die Flügel messen im Durchmesser bis 4,40 Meter (sechs Kilowatt). Die Flügel für die Anlagen werden in der eigenen Werkstatt in Dippoldiswalde aus Glasfaserverbundwerkstoffen geformt. Für Bastler und OEM-Kunden fertigt die Manufaktur im Handlaminierverfahren auch Rotorblätter und Zubehör von 58 Zentimetern bis zwei Metern Länge. „Auch die Blechteile werden in der Region von Partnerunternehmen hergestellt“, wie Michael Heyde bestätigt. „Die Generatoren werden in Dresden gewickelt, die Gussteile kommen von einer Aluminiumgießerei in Freital, die Drehteile kommen von einem CNC-Bearbeitungszentrum bei Glashütte, bekannt für Präzisionsarbeit in der Fertigung von Luxusuhren.“

Die Kugellager des Generators hat Heyde großzügig dimensioniert, Verschleißprobleme gibt es kaum. „Sicherheit und Langlebigkeit des Produktes ist oberstes Ziel, denn die Mund-zu-Mund-Propaganda zufriedener Kunden ist viel wichtiger als der schnelle Verkauf.“ Der Stahlmast wird ebenfalls in Dippoldiswalde vorgefertigt. Er ist verzinkt, für Standorte an der Küste ist eine Pulverbeschichtung möglich.

Die Leistungselektronik wird in der Regel im Gebäude des Kunden installiert. Früher hat Heyde die Wechselrichter Windy Boy von SMA eingebaut. Im Unterschied zur Photovoltaik kommt aus dem Windgenerator kein Gleichstrom, sondern ein dreiphasiger Wechselstrom, dessen Frequenz und Stärke je nach Windgeschwindigkeit schwankt. SMA hatte den Sunny Boy entsprechend umgerüstet und als Windy Boy vertrieben. Vor einigen Monaten wurde der Spezialwechselrichter jedoch vom Markt genommen.

Kleine Windkraftanlagen werden einphasig oder dreiphasig an das Hausnetz angeschlossen, und zwar nach dem Stromzähler vorrangig für den Eigenbedarf. Heyde kauft nun die Aeocon-Wechselrichter von Sieb & Meyer aus Lüneburg, die sehr schnell auf wechselnden Windstrom reagieren und einspeisen. Für dreiphasige Anlagen nutzt er die Umrichter von Smart Power Electronics. In den Wechselrichtern werden die Turbinenkennlinien hinterlegt, um Spannung und Strom laufend anzupassen.

An einem Tag angeschlossen

Wenn das Betonfundament und der Mast stehen, wird die Windkraftanlage innerhalb eines Tages installiert und angeschlossen. Rund 95 Prozent der Windgeneratoren von Heyde Windtechnik drehen sich in Deutschland. Vor allem in Bayern und in Sachsen werden sie gekauft. Allerdings stagniert der Markt seit zwei Jahren. „Ich habe den Eindruck, man will in Deutschland keine Kleinwindanlagen“, meint Heyde. „Getreu dem Motto: Wo kommen wir denn hin, wenn jeder seinen Strom selbst produziert?“ Probleme bereiten die Billigprodukte der chinesischen Anbieter, die restriktive Baugenehmigungspraxis in Deutschland und vor allem die völlig überzogenen Auflagen beispielsweise der Unteren Naturschutzbehörde. „Außerdem ist die Photovoltaik so billig geworden, dass die Kleinwindkraft im Binnenland die Amortisationszeiten der Solartechnik nicht mehr erreicht“, sagt Heyde.

Mit der Photovoltaik kommt jedoch der Eigenverbrauch von selbst erzeugtem Strom auf die Tagesordnung. Das dürfte der Kleinwindkraft einen neuen Schub verleihen. Denn das Duo aus Photovoltaik und kleinem Windrotor löst einige Probleme, die sich mit der Photovoltaik allein nicht aus der Welt schaffen lassen. Ein Beispiel: „Dass wir im Winter den meisten Windstrom ernten, ist in den Köpfen vieler Installateure noch gar nicht angekommen“, sagt Heyde.

Eigenversorgung von Wohngebäuden

Rund 80 Prozent aller Windanlagen werden installiert, um das Hausnetz eines Eigenheims, Gewerbebetriebes oder Bauernhofs zu versorgen. Dazu braucht man einen Zwei-Richtungs-Zähler, der in beide Richtungen messen kann. „Ich empfehle, die Windkraft zuerst für den Hausstrom zu nutzen“, meint der Ingenieur. „Überschüsse kann man über eine Heizpatrone im Pufferspeicher verheizen.“ Die Amortisation einer Windturbine ergibt sich aus dem Windangebot und den Preisen für Strom und Wärme. Haushaltsstrom kostet in Deutschland derzeit zwischen 24 und 30 Eurocent je Kilowattstunde. Der Liter Heizöl kostet rund 85 Eurocent. Darin stecken rund zehn Kilowattstunden Heizwärme, macht 8,5 Eurocent je Kilowattstunde Wärme. „Inselanlagen, die den Strom in eine Batterie speisen, werden dagegen viel seltener aufgebaut“, erzählt Michael Heyde. „Lediglich bei Kleinanwendungen, von der Gartenlaube bis zum Caravan und Segelboot, ist eine Batteriespeicherung über Wind und Sonne sinnvoll.“

Entscheidend ist, wie viel Wind der Rotor an seinem Standort nutzen kann. „Der Wind in den Ortschaften wird von den Kunden meist überschätzt“, erzählt er. „Bei gebäudeintegrierten Anlagen bin ich auch sehr skeptisch.“ Einige Architektenbüros planen Mantelturbinen auf den Dächern ansprechender Neubauten. Sie drehen sich teilweise nicht in den Wind, sodass sie nur senkrecht zum Rotor anströmende Winde nutzen. Die häufigste Windrichtung in Deutschland ist West oder Südwest.

Wichtig ist ein ausreichender Abstand zu Siedlungen. Denn die Bebauung erzeugt Turbulenzen und Windschatten, dadurch sinkt die Effizienz der Anlage mitunter gewaltig. Auch die von der Anlage ausgehenden Emissionen sind zu beachten. Niemand möchte mit seinem Nachbarn Ärger, wenn dieser sich durch Schattenwurf oder das nächtliche Säuseln beeinträchtigt fühlt.

In der Regel melden sich potenzielle Kunden über das Formular auf der Website. Mithilfe von Google Earth schaut sich Michael Heyde den geplanten Standort an. Er schätzt die Windsituation ein, analysiert die Bebauung. „Sehr viele Anfragen fallen dann schon raus, weil die Bedingungen zu ungünstig sind“, sagt er. „Bei interessanten Anfragen und Standorten nehmen wir Kontakt zu den Kunden auf. Zunächst empfehlen wir eine Messung der Windverhältnisse.“

Wichtig ist dabei, dass die Messungen möglichst über ein ganzes Jahr laufen, nicht nur einige Monate. Auch sollte der Windmesser ungefähr in der Höhe angebracht sein, die der späteren Nabenhöhe entspricht. Ein Kunde im Allgäu beispielsweise wünschte sich einen Fünf-Kilowatt-Rotor auf der Steinbergalm in 1.000 Meter Höhe. Dort befindet sich die Wetterwarte Süd des Deutschen Wetterdienstes. Also konnte er die Winddaten nutzen. Nun ergänzt das Windrad (Masthöhe: zwölf Meter) den Solargenerator (30 Kilowatt) auf dem Dach seines Stallgebäudes. Weil das Windrad in 700 Metern Entfernung auf der Alm steht, legte der Kunde eigens ein Stromkabel bis zu seinem Bauernhaus, um den Strom ins Hausnetz einzuspeisen.

Schutz vor Überspannung

Andere Kunden gehen auf Webseiten für Segler und Surfer (https://www.windfinder.com/?utm_source=www.windfinder.com&utm_medium=web&utm_campaign=redirect), um die Potenziale ihres Standortes abzuschätzen. Reicht das Windangebot am geplanten Standort aus, beginnt die eigentliche Planung. Im Grunde genommen ist es wie in der Photovoltaik: Rotor, Generator und Wechselrichter müssen genau auf den Verbrauch abgestimmt sein. Der Wechselstrom aus der Turbine wird zum Anschlussschrank geführt, in dem der Überspannungsschutz sitzt. Denn der Windrotor erzeugt Strom, sobald ausreichend Wind weht. Wenn zum Beispiel durch Netzausfall kein Windstrom in das Netz eingespeist wird, dreht die Windanlage ohne Last hoch. Die hohe Drehzahl lässt die Spannung im Generatorkreis ansteigen. Die Steuerung erkennt die Überspannung und schaltet den Windstrom auf einen Bremswiderstand (Dumpload) um. Dadurch wird der Rotor immer in seinen Betriebsgrenzen gehalten, ohne sich selbst zu zerstören.

Der Aeocon-Wechselrichter vereint diese Sicherheitsfunktion neben der 230-Volt-Hauseinspeisung in einem Gerät. Dem Wechselrichter vorgeschaltet ist ein Notaus-Bremsschalter, der bei Gefahr oder für Wartungsarbeiten die Anlage stilllegt. Die Norm DIN EN 61400-2 verlangt zwei unabhängig voneinander wirkende Bremssysteme.

Für Stürme haben die Heywind-Anlagen eine besondere Sicherung: Ab einer Windgeschwindigkeit von über zwölf Metern pro Sekunde kippt der Rotor nach oben in die sogenannte Hubschrauberstellung. Damit verringert sich die Windangriffsfläche, die Leistung begrenzt sich. Durch ein Gegengewicht kippt der Rotor nach dem Sturm in die normale Lage zurück.

Die Elektrik lässt sich mit einer Speicherbatterie (Batteriewechselrichter, Ladetechnik) koppeln. Auch solare Carports und Parkplätze lassen sich mit Windkraft ergänzen, um den Ladestrom für Elektrofahrzeuge ganzjährig zu erzeugen. Dort liegt sicherlich eine Nische der Zukunft.

Starkes Duo fürs Heim

Innerhalb weniger Jahre hat sich die Photovoltaik zu einer erprobten und bekannten Generatortechnik für das Eigenheim oder den Gewerbebetrieb entwickelt. Die Chancen der Kleinwindkraft sind vielen Planern und Installateuren hingegen noch zu wenig bekannt. Die Vorteile im Überblick:

• Der meiste Wind weht im Herbst und im Winter, wenn die Solarerträge aus der Photovoltaik aufgrund der sinkenden Sonnenstände und der kürzeren Einstrahlungsdauer stark zurückgehen. Die Kennlinien beider Generatorsysteme ergänzen sich in der Regel im Jahresverlauf sehr gut.
• Windstrom wird auch nachts erzeugt, wenn die Solaranlage schläft. Das bedeutet: Zur Eigenstromversorgung kann die Pufferbatterie kleiner gewählt werden, als wenn es sich nur um eine Photovoltaikanlage handelt. Dadurch sinken die Systemkosten der gesamten Stromerzeugung am Gebäude.
• Windstrom steht auch in der Heizperiode zur Verfügung, was für Sonnenstrom meist nicht zutrifft. Das Duo aus Windkraft und Photovoltaik erlaubt die elektrische Vollversorgung eines Gebäudes über das ganze Jahr.

Allerdings erfordert die Planung und Installation einer Kleinwindkraftanlage ebenso viel Wissen und Sorgfalt wie bei einer Photovoltaikanlage. Hinweise und Tipps finden Sie auf dieser Website:

http://www.heywind.de

Zum Download im Internet

Für unsere Abonnenten haben wir auf unserer Homepage ein Themendossier aufgebaut. Dort finden Sie alle Informationen, die wir seit Mai 2013 über die Kleinwindkraft gesammelt haben. Das Dossier wird kontinuierlich gepflegt und erweitert. Außerdem stehen Ihnen zum kostenlosen Download bereit:

• Liste der wichtigsten Anbieter von Kleinwindturbinen,
• Beispielrechnungen für die Amortisation einer 2,5-Kilowatt-Turbine, einer 3,5-Kilowatt-Turbine und einer Fünf-Kilowatt-Turbine von Heywind.

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https://www.photovoltaik.eu/