B.Eng. Philipp Wiggers
Datum des Kolloquiums: 02. August 2013
Kleinwindkraftanlagen sind Windkraftanlagen mit einer Nennleistung von unter 100 Kilowatt. Besonders Kleinstanlagen (< 1 Kilowatt), können gut auf Hausdächern und privaten Grundstücken aufgestellt werden und könnten so als dezentrale Stromerzeugungsanlagen zur Verbreiterung der Energieversorgung, aus erneuerbaren Energiequellen, beitragen. Die Dezentralität könnte auch das Verbleiben der Wertschöpfungskette in der Region ermöglichen.
In dieser Bachelorarbeit wird untersucht, ob Kleinwindkraftanlagen dazu in der Lage wären, die oben dargelegte Rolle zu übernehmen. Hierfür werden unter anderem technische, wirtschaftliche und rechtliche Faktoren dieser Technologie betrachtet.
Vergleicht man Kleinwindkraftanlagen mit Großwindkraftanlagen, so fällt, neben der Größe, besonders der schlechtere Wirkungsgrad der Kleinwindkraftanlagen auf. Er beträgt typischerweise ca. 35% gegenüber 50% bei den Großen.
Momentan gehören Kleinwindkraftanlagen noch fast gar nicht zum typischen Ortsbild in Deutschland, was sich auch in den absoluten Zahlen manifestiert: Hierzulande wurden bisher ungefähr 10.000 Anlagen installiert. Dagegen gibt es in Großbritannien schon fast doppelt so viele Kleinwindkraftanlagen. Wei-tere Vorreiterländer sind China und die USA. Bedingt ist dieser Unterschied, durch eine bessere Förderung in diesen Ländern, besonders aber in Großbri-tannien. Dennoch ist in Deutschland das Potential vorhanden, um gleiche und sogar noch höhere Installationszahlen, wie in Großbritannien, zu erreichen.
Die geringe Verbreitung dieser Technologie ist auch fehlenden Standards und Zertifikaten, sowie einem komplizierten und uneinheitlichen Baugenehmi-gungsrecht, geschuldet. So gibt es in allen deutschen Bundesländern unter-schiedliche Gesetzgebungen. Kleinwindkraftanlagen müssen des Weiteren Immissionsschutzrechtliche Auflagen erfüllen, was oftmals Gutachten erfor-dert und so die Installationskosten in die Höhe treibt.
Wird der Strom aus Kleinwindkraftanlagen in das öffentliche Netz eingespeist, hat der Betreiber natürlich Anspruch auf die Fördermittel aus dem Erneuerba-ren-Energien-Gesetz. Die Einspeisevergütung ist die gleiche wie für Groß-windkraftanlagen, nämlich 8,93 Cent je Kilowattstunde. Weiterhin können zur Finanzierung günstige Subventionskredite der "Kreditanstalt für Wiederauf-bau" bezogen werden.
Es konnte ermittelt werden, dass sich die spezifischen Investitionskosten und die Stromgestehungskosten umgekehrt proportional zur Nennleistung verhalten. Das bedeutet, dass je höher die Anlagennennleistung, desto niedriger die spezifischen Investitionskosten und die Stromgestehungskosten.
Für fünf verschieden Kleinwindkraftanlagen wurden, in drei unterschiedlichen Szenarien, Energieertragsberechnungen angestellt. Dabei zeigte sich, dass der Ertrag stark vom Aufstellungsort und den dortigen Windverhältnissen. Ei-ne Anlage mit einem Kilowatt Nennleistung hat, bei den in Deutschland üblichen Windverhältnissen, einen Energieertrag von ungefähr 800 Kilowattstunden pro Jahr. Eine weitere Erkenntnis der Ertragsberechnungen war, das vertikale Anlagen einen weitaus schlechteren Ertrag aufweisen, teilweise sogar um ein mehrfaches niedriger, als bei horizontalen Kleinwindkraftanlagen mit vergleichbarer Nennleistung.
Auf Basis der Ertragsberechnungen wurde die Wirtschaftlichkeit der fünf An-lagen untersucht. Dabei zeigte sich, dass nur einzelne Anlagen, und auch nur bei guten Bedingungen, einen wirtschaftlichen Betrieb, und damit eine Amor-tisation der Aufwendungen, vorweisen können. Die heutigen Förderstrukturen bevorzugen eindeutig große Windkraftanlagen. Besonders die kleinsten untersuchten Anlagen, sowie Anlagen mit einem vertikalen Rotor, konnten in keinem Szenario wirtschaftlich betrieben werden. Größere Kleinwindkraftanla-gen mit einem horizontalen Rotor, könnten durch eine höhere Einspeisevergü-tung noch früher amortisiert werden und einen höheren Gewinn erwirtschaften. In diesem Szenario mit einer hohen angenommenen Einspeisevergütung von 25 Cent je Kilowattstunde, konnten jedoch auch einige weniger ertragsstarke Anlagen, schon relativ nahe an den gewinnbringenden Betrieb heranrücken.
Damit Kleinwindkraftanlagen ihr prognostiziertes Potential ausschöpfen kön-nen, müssen also besonders Politik und Behörden, die zurzeit noch beste-henden Hürden aus dem Weg räumen. Ebenso müssen aber die Hersteller, die bestehenden technischen Probleme angehen. Besonderer Handlungsbe-darf besteht bei den Kleinstanlagen.