Hinweise für den Vergleich verschiedener Windkraftanlagen: *

1. Die überstrichene Rotorflächen bestimmt primär den Ertrag - NICHT die Nennleistung!

2. Dreiblättrige Anlagen sind effizienter als zweiblättrige Anlagen!

3. Drehzahlvariable Anlagen mit PM-Synchrongenerator sind ertragreicher und leiser als Anlagen mit Asynchrongenerator und Getriebe.

Beispiel für 10 kW Anlagen mit vergleichbarem Rotordurchmesser bei 4,0 m/s:
Mit Asynchrongenerator und zwei Rotorblätter: ca. 16.000 kWh, mit Synchrongenerator und drei Rotorblättern: ca. 24.000 kWh

Windenergieanlage, Windturbine 10kW, Windkraftanlage 15kW, Windrad 20kW

Windkraftanlagen 10kW

10 kW-Schwachwindanlage **

mit extra großem Rotordurchmesser.
Mehr als 200x errichtet.
Gemäß Zertifizierung:
Jahresertrag 37.360 kWh bei 5,0 m/s

Preisgünstigere, kleinere
10 kW-Windenergieanlage

Windenergieanlage, 10 kW, 5 kW, Windrad

Mehr als 1.000x errichtet.
Gemäß Zertifizierung:
Jahresertrag ca. 20.000 kWh bei 5,0 m/s
Komplett NUR ab 29.900 Euro netto
 
Windenergieanlage 25 kW, Windturbine 20 kW, Windanlage 30 kW, Windkraftanlage 25 kW, Windrad 20 kW

Windkraftanlagen

20kW - 30kW

Spezielle Varianten für
Schwachwind
Starkwind

Primäre Einsatzgebiete: Eigenstromversorgung für landwirtschaftliche und gewerbliche Betriebe mit einem Jahresverbrauch ab 60.000 kWh.
 
Windenergieanlage, Windturbine 10 kW, Windkraftanlage 15 kW, Windrad 20 kW

Neue Windenergieanlagen

50kW - 100kW

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horizontale Windenergieanlage, 50kW, 60kW Nennleistung, Landwirtschaft, Gewerbe

Mittlere Windanlagen

ab 50kW bis 100kW

Windenergieanlage 60kW

Gemäß Zertifizierung:
Jahresertrag 253.000kWh bei 6m/s

Extra großer Rotordurchmesser
24m bzw. 26m

* Entscheidende Kriterien bei der Auswahl und dem Vergleich von Windkraftanlagen:

Auswahl des Anlagentyps:

1. Rotordurchmesser / überstrichene Rotorfläche
Die Windenergie errechnet sich aus der Windgeschwindigkeit in der dritten Potenz und der überstrichenen Rotorfläche!
P = Wirkungsgrade * ½ * rho * A * v³ mit: Dichte der Luft rho, Rotorfläche A und Windgeschwindigkeit v
Bildhaft: Nur was man der Hauptwindrichtung an Fläche bietet, kann geerntet werden!

Wie bei Großwindanlagen entscheiden primär die überstrichene Rotorfläche und Nabenhöhe über den Ertrag. Hersteller von Großwindanlagen verwenden daher in Ihrer Typenbezeichnung primär den Rotordurchmesser und sekundär die Nennleistung. Bsp: Enercon e126 oder Nordex N117 / 2400.

Die Nennleistung ist nur eine Herstellerangabe, die hinsichtlich Marketing und evtl. maximaler Leistung gewählt wird.
Sie geht NICHT in die Berechnung des Ertrags ein. Die Leistungskurve (siehe weiter unten) ist entscheidend für den Ertrag.

Grobe Einstufung in Abhängigkeit von der örtlichen Windgeschwindigkeit im Jahresdurchschnitt (auf Nabenhöhe):

** Schwachwindanlagen:
überstrichene Rotorfläche zu Generator größer: 10 m² pro kW
ausreichend ab 3,5 - 4 m/s
gut - befriedigend ab 4 - 5 m/s
sehr gut - gut ab 5 - 6 m/s

Starkwindanlagen: Generator zu überstrichene Rotorfläche: kleiner 7 m² pro kW
befriedigend bis ausreichend ab mindestens 5,5 m/s

Im Süddeutschen Binnenland bei Ausnutzung der maximale erlaubten Rotorfläche von 200 m² für kleine Windkraftanlagen und die Schwachwindbedingungen maximal ein leichter Generator mit 15 bis 20kW sinnvoll. In bergigen, windstarken Gebieten stellenweise bis 30 kW.

Wirtschaftlichkeit: Im Vergleich zu Starkwindanlagen mit kleineren Rotoren ermöglichen Schwachwindanlagen einen höheren Eigenverbrauchsanteil. Durch den besseren, gleichmäßiger verteilten Ertrag ist ein direkter Verbrauch wahrscheinlicher als bei Starkwindanlagen, die gute Erträge nur bei Sturm bringen. Dadurch ergibt sich für Schwachwindanlagen ein günstigeres Preis-Ertrags-Verhältnis und damit eine höhere Wirtschaftlichkeit.

2. Rotor-Typ / -Design / -Effizienz
Pitch-Rotorblattverstellung wie bei Großwindanlagen bietet mehrere Vorteile hinsichtlich Ertrag und Betrieb.
  • Leistungsoptimierte Geschwindigkeitsregelung - höherer Ertrag
  • Maximale, schonende Sturmsicherung
  • Hohe Effizienz über breiten Windgeschwindigkeitsbereich
  • geringere Kräfte, dadurch u.a. verlängerte Lebensdauer

3. Rotorblätter: Anlagen mit drei Rotorblättern sind effizienter und laufruhiger als mit zwei Rotorblättern.
4. Nabenhöhe: Je höher desto höhere Windgeschwindigkeit und desto geringere Turbulenzen.
5. Antriebsstrang: Direkt oder mit Getriebe
6. Generatortechnik: Asynchron-Generatoren mit Getriebe sind besonders bei den Windbedingungen in Bodennähe deutlich weniger effizient als Anlagen mit PM-Synchrongenerator.
Asynchronanlage laufen mit konstanter Drehzahl. Dadurch beginnt die Energieerzeugung später als bei den drehzahlvariablen Anlagen mit Synchrongenerator.
7. Elektrische Umrichter
8. Parametrierung der Elektrik in Hinsicht auf die Anlage und den Standort

Leistungskurve:
Lassen Sie sich nicht von einer geringen Anlaufgeschwindigkeit blenden.
Bei unter 3 m/s ist die Windenergie sehr gering und nicht wirtschaftlich nutzbar.
Entscheidend ist die Leistungskurve im Bereich 4 bis 10 m/s. Windgeschwindigkeiten über 15 m/s sind in Deutschland nur selten und tragen an über 95% der Standorte zu weniger als 2% des Jahresertrags bei. Ausnahmen finden sich nur direkt an der Nordseeküste.

Auswahl der Anlagengröße:
Wie hoch ist IHR jährlicher Eigenstromverbrauch? Betrieb? Privat?
Für die Auswahl der Anlage bedeutet dies, im Gegensatz zur Photovoltaik-Anlage mit Einspeisevergütung: Nur so groß wie nötig und nicht so groß wie möglich.

Vertikale Windkraftanlagen
Diese haben prinzipiell einen geringeren Wirkungsgrad als horizontale Windanlagen. Der Ertrag ist ein vielfaches geringer gegenüber horizontalen Windkraftanlagen mit großem Rotor. Vertikale Windräder empfehlen wir nur für Marketingzwecke, wo der Ertrag unwichtig ist!