Newsletter Dezember 2016

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Liebe NewGreenTec – Freunde

Wir werden immer wieder gefragt, wie wirtschaftlich Kleinwindenergieanlagen und hybride Systeme sind. Hiermit geben wir einige Informationen und Erfahrungen dazu ab und freuen uns auf Ihr Feed-back.

Bei Photovoltaik-Anlagen ist die Ermittlung von Jahreserträgen und der Wirtschaftlichkeit einfach. Mit der geografischen Position, der Grösse und der Ausrichtung der PV-Module kann der zu erwartende Jahresertrag ziemlich genau errechnet werden.

Bei Kleinwindanlagen ist es nicht so einfach. Dies hat physikalische Ursachen: Die Erträge einer Windanlage steigen mit wachsender Windgeschwindigkeit überproportional und diese hängt von den lokalen Gegebenheiten, wie Topografie, Oberflächenrauheit, Gebäude, Mikroklima und vielem mehr ab und kann stark variieren.

Konventionelle Solaranlagen erzeugen hauptsächlich in der sommerlichen Mittagssonne viel Energie. Eine bessere Verteilung haben vertikale in verschiedene Richtungen angeordnete Module. 

Mit einer Windenergieanlage (WEA) kann während 24 Stunden pro Tag, also auch bei Regen, Schneesturm und in der Nacht Strom generiert werden, dann wenn dieser mehrheitlich benötigt wird. Weil im Winter, in den Dämmerungen und bei schlechtem Wetter wenig Solarstrom entsteht, jedoch dann oft stärkere Winde herrschen, ergänzen sich die beiden Energiequellen vorzüglich. Bei hybriden Systemen können viele Komponenten und die Grundfläche gemeinsam genutzt werden und es ergibt sich eine höhere Eigenverbrauchsquote bei geringeren Kosten für Speicher und Installation. Strom von ausländischen Kohle-, Atom- Gaskraftwerken wird z. Z. sehr günstig angeboten. Mit all den Gebühren, Transportkosten und Verlusten kommt die kWh jedoch meist auf etwa das Dreifache zu stehen.

Die Windenergie ist die ökologischste aller Energiequellen und gleichzeitig jene mit dem kleinsten CO2 – Footprint. Die Anlagen können leicht abgebaut und die Komponenten und das Material  vollumfänglich rezikliert werden. WEA benötigen unter all den Stromerzeugern die kleinste Grundfläche.

Gemäss Umfragen stossen WEA bei der Mehrheit der Bevölkerung auf Akzeptanz und werden als Zeichen von Fortschritt, Klimaschutz und Umweltverantwortung wahrgenommen. Eine Minderheit hat aus Unwissen oft Angst vor WEA und versucht diese mit Argumenten wie Landschaftsschutz, Naturschutz und Vogelschutz lautstark zu verhindern. Glücklicherweise gewöhnen sich Vögel schneller an neue technische Errungenschaften als manche Menschen.  Vielen ökologischen Unternehmen dienen WEA auch um ihre nachhaltige Attitude zu präsentieren.  

Es ist deutlich zwischen grossen Anlagen und Kleinwindenergieanlagen zu unterscheiden. Wie viel Strom soll denn eine Kleinwindkraftanlage pro Jahr erzeugen? Üblicherweise geht man bei Stromerzeugern von der Nennleistung aus. Je höher die Leistung, desto höher die Stromproduktion.

Die wichtigsten Einflussfaktoren für die Wirtschaftlichkeit einer Kleinwindturbine sind:

a) Gesamte Investitionskosten

b) Windgeschwindigkeit und -Verteilung über das Jahr (Standort)

b) Leistung der Anlage

c) Wert der erzeugten Energie  

d) Zeitpunkt der Stromproduktion

Die Abhängigkeit der Leistung einer Anlage von der Windgeschwindigkeit wird in deren Leistungskurve dargestellt.

Die Nennleistung von Windenergieanlagen wird erst bei recht hohen Windgeschwindigkeiten von ca. 10 m/s erreicht. Eine Anlage mit z.B. 3 kW Leistung wird diese Leistung demnach nur an sehr windstarken Tagen erreichen. Die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit eines ausreichend windstarken Standorts wird bei rund 4 m/s liegen.

Eine Ertragsabschätzung kann mit einer Windmessung in Erfahrung gebracht werden. Um zuverlässige Daten zu erhalten, müsste eine solche genau am Standort und auf der  Nabenhöhe der zu erstellenden Windturbinen über eine lange Periode – allenfalls über mehrere Jahre durchgeführt oder hochgerechnet werden. Solche Messungen und Berechnungen sind oft teurer als eine kleine Windturbine. Aufwendige Messungen können deshalb eine Anlage leicht unwirtschaftlich machen. Oft steht beim Kunden nicht die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund, sondern der Wille einen Beitrag zur Energiewende und dem Klimaschutz zu leisten oder einfach unabhängig zu sein, eine Ergänzung zur PV-Anlage oder eine nachhaltige (Not)Stromversorgung zu haben.

Erhöhte Lagen sind meist sehr gute Windstandorte. So hat fast jeder Hügelzug und jedes hohe Gebäude Potenzial für eine Kleinwindenergieanlage. Aber auch Täler wo regelmässiger Berg- und Talwinde oder lokale Winde wie Föhn, Mistral, Sirocco, Bise, Bora, Monsoon, Tramontane oder Zonda-Winde u.v.m wehen.    

Die Jahres-Energieerträge werden i.d.R. auf Basis  von 4 m/s und 5 m/s berechnet. Kleine Windgeneratoren mit gleicher Nennleistung können sehr unterschiedliche Stromerträge aufweisen, denn die Hauptgründe liegen in der Unregelmässigkeit der Luftströmung, sprich in den Turbulenzen. Wenn Windturbinen laufend der wechselnden Windrichtung nachgerichtet werden müssen, sinkt deren Wirkungsgrad massiv. Eine pauschale Aussage darüber, wieviel Strom eine Anlage vorgegebener Leistung an einem bestimmten Standort erzeugt, ist deshalb kaum möglich.

I.B. die  kleinen Vertikalachs-Windturbinen (VAWT) erzeugten positive Aufmerksamkeit, welche auch zur Imagepflege und als Werbeeffekt eingesetzt werden. Diese kommunizieren eine nachhaltige, ökologische Haltung und fliessen in die Wirtschaftlichkeitsrechnung eines Unternehmens mit ein.  Die Leistung in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit wird in der Leistungskurve dargestellt. Eine physikalische Besonderheit der Windenergie ist: wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt, steigt die Windenergie um das Achtfache!

Betriebskosten

Die angebotenen Vertikalachs-Windturbinen bestehen im Wesentlichen aus Flansch, Welle, Lager, Savonius-Schaufeln, Darrieus-Flügeln, Permanentmagnet-Generator und Steuerung. Ausser den um die Hochachse rotierenden Teilen sind keine Komponenten beweglich. Diese müssen bei Vertikalachs-Windturbinen nicht nach der Windrichtung ausgerichtet werden, wodurch diese Windturbinen als sehr robust und langlebig gelten und ausser einer periodischen Kontrolle und Reinigung keine Wartung benötigt.

Diese Windturbinen sind auf eine Lebensdauer von über 25 Jahren ausgelegt. Für Steuerung und Wechselrichter sind mit einer Lebensdauer von 15 Jahren zu rechnen; dessen Ersatzkosten betragen weniger als 10% der Gesamtkosten. Somit rechnet sich die Wirtschaftlichkeit fast ausschliesslich aus Investitionssumme pro kWh geerntete Energie. Da gottseidank der Rohstoff Wind immer noch kostenlos ist, sind die Betriebskosten fast vernachlässigbar; was für ein Geschenk!

Wir wünschen Ihnen schöne Weihnachten

NewGreenTec GmbH