green tech report 2013 - umwelttechnik.at

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Vorteile von Kleinwindkraftanlagen
Die Vorteile von KWEA reichen von der Erlangung
lokaler Energieautarkie bis hin zur Reduktion der
Luftverschmutzung durch die Vermeidung fossiler
Energieträger. Weiters ist die Nutzung der kostenlosen
Energiequelle Wind aufgrund schwankender
Energiepreise ein wesentlicher Faktor bei der
Entscheidung für einen passenden Energieträger.
Nicht zuletzt wird durch die Installation von KWEA
die öffentliche Bewusstseinsbildung für Windkraft
vorangetrieben und in Richtung erneuerbare Energieträger
sensibilisiert [4].
Das Erzeugungsprofil von KWEA unterscheidet sich
maßgeblich von jenem von Photovoltaikanlagen.
KWEA produzieren vor allem in den Morgen- und
Abendstunden sowie in den Wintermonaten Strom,
darüberhinaus ist die Stromerzeugung stetiger über
den Tagesverlauf verteilt. Dieser Umstand bietet Vorteile
für die für die Wirtschaftlichkeit entscheidende
Eigenbedarfsabdeckung in Betrieben und Landwirtschaften.
Die Speicherproblematik kann, beispielsweise
durch eine Kombination von PV-Anlagen mit
KWEA, deutlich reduziert werden [9].
Voraussetzungen für Kleinwindenergieanlagen
Eine Grundvoraussetzung für die Installation einer
Kleinwindkraftanlage ist die Standortwahl
basierend auf einer umfassenden Bewertung.
Ohne eine ausreichend lange Windmessung mit
einem vereisungsfreien Windmessgerät, eine Beratung
durch eine Planungsfirma sowie die Beachtung
weiterer Aspekte sollte kein Projekt realisiert werden,
da ansonsten ein effizienter Betrieb nicht gewährleistet
werden kann [1][4].
Standortbezogene Windverhältnisse
Die herrschenden Windverhältnisse sind der entscheidende
Faktor bei der Auswahl eines geeigneten
Standortes für die Errichtung einer KWEA. Dabei
sind nicht Höchstgeschwindigkeiten, sondern die
mittlere Windgeschwindigkeit sowie die Windklassenverteilung
über ein Jahr gemessen entscheidend.
Eine Windmessung direkt vor Ort ist unerlässlich
und sollte mindestens 3 Monate, im Idealfall ein
Jahr durch qualifiziertes Personal mit entsprechender
Ausrüstung durchgeführt werden. Die Windmessung
vor Ort dient als wesentliche Grundlage für die
spätere Ertragsprognose und kann durch Hochrechnungen
aus lokalen Winddaten ergänzt werden [1].
Die Bedeutung der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit
wird ersichtlich, wenn man sich vor
Augen führt, dass aufgrund physikalischer Grundlagen
eine Verdopplung der Windgeschwindigkeit
eine Verachtfachung der möglichen Windkraftleistung
bewirkt [4]. In Abb. 1 ist Anlagenleistung einer
typischen KWEA in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit
dargestellt.
In Abb. 2 ist erkennbar, dass die typischen Windklassehäufigkeiten
den Leistungskurven von Windkraftanlagen
in der Regel gegenläufig sind und hohe
Windgeschwindigkeiten (entsprechen hoher Leistung)
nur selten auftreten [1].
Abb 2: Typische Windklassenverteilung und Leistungskurve.
Quelle: AEE Arbeitsgemeinschaft Erneuerbare Energie
NÖ-Wien (2013): Kleinwindkraft – Ein Leitfaden zur Planung
und Umsetzung.
Da sich die Anlagenkennlinien von Kleinwindkraftanlagen
je nach Bauart, Dimensionierung und Hersteller
unterscheiden, ist die Windklassenverteilung
eine wichtige Entscheidungsgrundlage für eine dem
Standort optimal angepasste KWEA [1].
Neben einer direkten Windmessung hilft eine Beurteilung
des den Standort umgebenden Reliefs
bei der Standortwahl. KWEA müssen außerhalb des
Windschattens von Hindernissen und außerhalb
von Turbulenzbereichen errichtet werden. Innerhalb
von bebauten Gebieten und Wäldern ist die Windgeschwindigkeit
geringer, Anlagen sollten an Randgebieten
und an der Seite der Hauptwindrichtung
errichtet werden. Um ein möglichst großes Anströmfeld
zu ermöglichen sollten Hindernisse weit überragt
werden bzw. sich in ausreichender Entfernung
befinden [1].
Anlagenwahl
für die geplante Einspeiseleistung geeignet ist [6].
Weitere Aspekte bei der Planung einer KWEA
Neben den standortbezogenen Windverhältnissen
muss der Schattenwurf und der damit verbundene
Stroboskopeffekt einer potenziellen
KWEA bei der Planung in Betracht gezogen
werden. Nur wenn gewährleistet ist,
dass sich keine negativen Beeinträchtigungen
durch die Errichtung der Anlage
ergeben ist eine Realisierung des Projektes
sinnvoll [1]. In diesem Zusammenhang
eignen sich Gewerbegebiete für die Anwendung
von KWEA, da hier meist relativ
offenes Gelände ohne Wohnbauten vorzufinden
ist [5].
Weiters muss der Standort hinsichtlich Fundament,
Abspannung, Statik etc. für die Errichtung einer
KWEA geeignet sein. Neben freistehenden Windkraftanlagen
besteht auch die Möglichkeit, KWEA
auf Gebäudedächern zu installieren. In diesem Fall
muss besonderes Augenmerk auf statische, geräuschbezogene
und ertragsrelevante Aspekte
Rücksicht genommen werden [1].
Neben der Standortbeschaffenheit sind technische
Aspekte der KWEA bereits bei der Planung
zu berücksichtigen. Dazu zählt beispielsweise
die Lärmbelastung, die von der Anlage ausgeht.
Hier gibt es bereits einige innovative Ansätze
mehrerer Anbieter, die die Schallemissionen auf
ein Minimum reduzieren können [1].
Wo können Kleinwindenergieanlagen
zum Einsatz kommen
Wird der produzierte Strom aufgrund des möglicherweise
vom Erzeugungsprofil unterschiedlichen
Lastprofiles des Betriebes nicht verbraucht,
besteht auch die Möglichkeit, diesen
zu speichern. Eine für Betriebe interessante Variante
der Energiespeicherung kann „Power to
heat“ bieten. Dabei wird der Strom nicht direkt
als solcher gespeichert, sondern in Form von
Wärme. Entweder kann die Energie zur Erzeugung
von Raumwärme genutzt werden oder in
einen Wärmespeicher übergeführt werden. Eine
Kombination mit einer Solarthermieanlage (à
Solarthermie) kann hier zu besonders effizienten
Ergebnissen führen [5].
Abb. 1: Typische Leistungskurve für Kleinwindkraftanlagen.
Quelle: http://kleinewindkraft.wordpress.com/technischefaktoren/
[10.07.2013]
Die durchschnittliche Jahreswindgeschwindigkeit
gibt einen guten ersten Anhaltspunkt für die Eignung
eines Standorts, eine Windklassenverteilung präzisiert
die Standortqualität aber deutlich.
Neben den bereits mit den Windverhältnissen verbundenen
Aspekten bei der Anlagenwahl muss bei
der Anschaffung auf eine entsprechende Qualität
der Anlage geachtet werden. Es wird empfohlen,
sich beim Hersteller nach Referenzen, Zertifizierungen
und dem Serviceangebot (Anlagenüberwachung,
Reparatur) zu erkundigen bzw. direkt bei Anlagenbetreiben
deren Erfahrungen nachzufragen [1]
[4].
Eine Kleinwindkraftanlage sollte hinsichtlich der Dimensionierung
dem erwarteten Lastprofil des Unternehmens/Betriebes
angepasst sein um einen hohen
Eigenstromverbrauchsanteil zu ermöglichen (siehe
Kapitel zur Wirtschaftlichkeit von KWEA). Weiters
kann eine Lastflussberechnung vom Netzbetreiber
notwendig werden, die eruieren soll, ob die Leitung
Derzeit kommen die meisten KWEA in Landwirtschaften
zum Einsatz, da passende Voraussetzungen
hinsichtlich Standort und Strombedarf gegeben
sind [5].
Die Nutzung von Kleinwindkraft eignet sich aber
bei guten Voraussetzungen (siehe oben) auch
für produzierende und dienstleistende Betriebe,
da der Strombedarf, verglichen mit jenem von
Haushalten, in der Regel höher ist. Windkraftanlagen
produzieren den Strom vor allem morgens und
abends sowie während der Nacht. Aufgrund des
Lastprofils vieler Betriebe ist deswegen beispielsweise
eine Kombination von Kleinwindkraft mit einer
Photovoltaikanlage sinnvoll (à siehe Kapitel zur
Photovoltaik). Dies ist vor allem für jene Betriebe
der Fall, deren Strombedarf ganztägig vorhanden
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