Kleinwindkraftanlagen: Die Zwerge der Windkraft

Verdrillter Savonius-Rotor (Helix-Form)

Verdrillter Savonius-Rotor in Helix-Form (Quelle: Badzil CC BY 2.0)

Beim dem Schlagwort Windkraftanlagen fallen einem sofort die riesigen Windmühlen ein, wie sie bereits in vielen Gegenden in Deutschland anzutreffen sind. Schon aus der Ferne heben sie sich vom Horizont ab. Doch Windkraft lässt sich auch in kleinen Dimensionen Nutzen. Darrieus und Savonius-Rotoren heben sich von ihrem Erscheinungsbild deutlich von ihren großen Kollegen ab. Durch Vertikal-Rotoren (VAWT) können sie Windströmungen in Städten besser nutzen.

Hohe Windkraftanlagen dominieren den Markt

Gemessen an der Gesamtenergieproduktion in Deutschland wurde bereits letztes Jahr(2012) mehr Strom aus erneuerbaren Energien (22,1%) erzeugt als aus Kernenergie(16,1%) oder Steinkohle (19,1%). Allein aus Windkraft stammen 8,1% des deutschen Energiemixes. Durch die unterschiedlichen Windbedingungen sind in Deutschland besonders die See- und Küstengebiete, Tiefebenen und die Gebirge für die Produktion von Windenergie geeignet. Dabei nimmt mit zunehmender Höhe auch die Windgeschwindigkeit zu. Das ist der Grund, warum bei den Windkraftanlagen Größenwahn herrscht. Mit 180 Metern Gesamthöhe steht bei Brunsbüttel an der Nordseeküste die größte Windkraftanlage der Welt.

[Update: den Rekord hält mittlerweile die E126 mit 7.5MW Leistung, 135m Nabenhöhe und 127m Rotordurchmesser]

Kleinwindkraftanlagen in der Stadt

Doch gibt es auch andere geeignete Standorte für die Nutzung von Windenergie: auf Gebäuden. Trifft Wind frontal auf ein Gebäude, so wird er zunächst abgebremst und umfließt das Hindernis. Dabei bilden sich energiereiche Strömungen und Verwirbelungen an den Dachkanten. Diese können genutzt werden, um mit Kleinwindkraftanlagen Strom zu produzieren. Da die typischen Rotoren mit drei Flügeln und horizontaler Achse (HAWT - Horizontal-axis wind turbine) bei schnell wechselnden Windrichtungen nur schlecht funktionieren, kommen andere Formen zum Einsatz. Rotoren mit vertikaler Achse (VAWT - Vertical-axis wind turbine) laufen auch bei veränderlichen Windbedingungen relativ gleichmäßig. Durch die vertikale Achse ist es egal, von welcher Seite sie vom Wind angeströmt werden. Ein aufwändige Windnachführung wie bei HAWT-Anlagen ist nicht erforderlich.

Bauformen von VAWT-Anlagen

Zum Einsatz kommen überwiegend Savonius- und Darrieus-Rotoren. Savonius-Rotoren finden bereits seit Jahren Anwendung als Belüftungsanlagen auf Schiffs- und Häuserdächern. Durch die gleiche Technik lässt sich mit ihnen auch Strom produzieren. Savonius-Rotoren sind sehr einfach im Aufbau. Deswegen erfreuen sie sich in der DIY-Szene großer Beliebtheit.

Kleinwindkraftanlagen als Darrieus Rotoren VAWT auf einem Hausdach

Kleinwindkraftanlagen als Darrieus-Rotoren auf dem Dach der Greenpeace-Zentrale in Hamburg (Quelle: Yeru 314 CC BY-SA 4.0)

Für die Energieproduktion in Deutschland spielen diese Kleinwindkraftanlagen noch keine Bedeutung. Anders sieht es bei sogenannten Inselsystemen aus. Gibt es keine Verbindung zum Stromnetz, muss der Strom selbst hergestellt werden. Bei vielen Segelbooten ist beispielsweise eine Kleinwindkraftanlage am Mast installiert um Strom für Beleuchtung, Funk- und Navigationsgeräte zu produzieren. Aber auch bei Gehöften abseits der Dörfer auf dem Land oder bei kleinen Hütten in den Bergen kann damit die Stromversorgungen sichergestellt werden.


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