WIND INS NETZ

ALLES ÜBER KLEINWINDRÄDER FÜR HAUSNETZ UND AKKULADUNG

Günther Hacker

Neue Windräder, neue Versuche

Das von uns ausgewählte Haus auf der Sonnenseite unserer Stadt hatte ein schönes Büro und ein tolles, leicht begehbares Dach, groß genug für meine Solarwünsche. Argwöhnisch beäugt von den neuen Nachbarn in einer ruhigen Wohngegend bauten wir unsere alte Solarstromanlage, die wir natürlich mitgenommen hatten, aufs Dach. Dazu kam eine große thermische Solaranlage mit neuen sicheren Großflächenkollektoren, die ein Kollektorhersteller bei Ulm gemeinsam mit mir entwickelt hatte.

Im Keller wurde der vorhandene Ölkessel ausgebaut, ein neuartiger 1000-Liter-Kombispeicher nimmt nun den Platz ein. Mit den 16 m² Kollektorfläche kann in der Übergangszeit solar geheizt werden, ergänzt an sonnenarmen Tagen durch ein modernes Gas-Brennwertgerät. Waschmaschine und Geschirrspüler sind ans Warmwasser angeschlossen. Für die Waschmaschine verwenden wir das Vorschaltgerät Alfa Mix und sparen damit nicht unerheblich Strom ein.

Durch die neue Solar-Homepage, die mir meine beiden Söhne erstellt hatten, verbreitete sich schnell, dass wir neue Großflächen-Kollektoren entwickelt hatten. Deren Vorteil ist, dass sie durch eine indirekte Belüftung nicht mehr anlaufen und blind werden können wie viele der fest zugeklebten Flachkollektoren. So bestellten deutschlandweit immer mehr Kunden diese Kollektoren mit neuem Kombispeicher (Tank-in-Tank-System) bei uns.

Und schon bald entstand das erste mit 55 m² Kollektoren und 8000-Liter-Kombispeicher komplett beheizte Wohn- und Geschäftshaus im Schwarzwald.

Auf einer Öko-Messe in Freiburg, wo wir unseren Kollektor ausstellten, stand auf einem hohen Rohr ein kleines Windrad. Es stand wirklich nur so herum, auch kein Standpersonal war zu sehen. Ich bekam dann die Adresse heraus und ein paar Tage später kam schon ein Postpaket mit dem AIR 303.

... mehrere Seiten in Leseprobe nicht vorhanden ...

Hilfe aus Kanada

Nun muss ich doch wieder auf Rolf Heckmann zurückkommen. Sie erinnern sich, dass Rolf von Heidenheim aus die amerikanischen Kleinwindräder AIR in Europa populär gemacht hatte. Dann hatte er seine Firma verkauft und war mit Frau und Hund mit einem Wohnmobil-Truck zu einer „World-Wind-Tour“ aufgebrochen.

Eines Tages rief uns Rolf an, er sei in Kanada hängen geblieben, weil die Einheimischen von Val Marie ihm eine kleine Kirche geschenkt hätten, die er als Wohnhaus umbauen könne. Und da dort kein Strom- und Wasseranschluss vorhanden sei, könne man das Ganze gleich als Musteranlage für die Farmer aufbauen, die abseits von Stromüberlandleitungen gewaltige Energieprobleme hätten.

www.truewest.ca

Dazu bräuchte er eine komplette thermische Solaranlage von mir mit meinem für Extrembedingungen idealen Solarkollektor. Die Module, Laderegler und Akkus für die Stromerzeugung habe er günstig in den USA bekommen, die zwei Kleinwindräder würden schon seit Monaten laufen.

... mehrere Seiten in Leseprobe nicht vorhanden ...

3. Warum dreht sich ein Windrad?

Bei einem Windradflügel ist stets die flache Seite dem Wind zugewandt, die gewölbte Seite zeigt nach hinten. Wird der Flügel von vorne vom Wind angeströmt, so strömt der Wind an der Vorderseite schneller als an der Rückseite vorbei. Durch den kürzeren Weg an der glatten Vorderseite entsteht ein höherer Druck, an der Rückseite ein niedrigerer Druck. Dieser Unterschied erzeugt eine Kraft, die aus Auftrieb (Sogwirkung) und Widerstand (Verdrängung) besteht. Da die Flügel aber in der Mitte an einer Achse befestigt sind, treibt diese Antriebskraft die Flügel in Drehrichtung an.

Je nach Flügelprofil ist das Verhältnis vom Auftrieb zum Widerstand, Gleitzahl genannt, sehr unterschiedlich. Es ist möglichst ein Profil zu verwenden, bei dem die Auftriebskraft viel größer als der Widerstand ist, denn reine Widerstandsläufer (z.B. das Westernwindrad) drehen langsam und bringen nur wenig Leistung. Deshalb sind Ventilator- oder Autolüfterflügelräder für den Selbstbau eines Windrades, das Strom erzeugen soll, ungeeignet.

Wenn wir das Wort Windradflügel verwenden, so ist das eigentlich nicht richtig, es müsste Repeller heißen. Denn er ist genau andersherum aufgebaut als ein Flugzeugpropeller (Wölbung vorne, glatte Fläche hinten), der ja motorisch angetrieben das Flugzeug im Wind nach vorne „schrauben“ soll. Deshalb ist es sinnlos, einfach einen Propeller eines Modell- oder Leichtflugzeuges für ein Selbstbauwindrad zu kaufen, auch wenn das findige Verkäufer immer wieder im Internet anbieten.

... mehrere Seiten in Leseprobe nicht vorhanden ...

Die Luftdichte beeinflusst ebenfalls die Energieausbeute: Je dichter und damit schwerer die Luft ist, desto mehr Energie kann aus ihr gewonnen werden. Deshalb ist ein Standort in Meereshöhe besonders effektiv. Da die Luft in der Höhe dünner wird, wären Windräder auf Alpengipfeln (nicht nur aus optischen Gründen) wenig sinnvoll.

Das alles gilt hauptsächlich für die großen Windräder, die möglichst viel Strom erzeugen sollen. Aber von den Großwindrädern können wir einiges auf unsere kleinen Windräder übertragen:

Die Leistung eines Windrades wird auch davon beeinflusst, wie gleichmäßig die gesamte Rotorfläche aus allen Richtungen angeströmt werden kann. Deshalb stehen die Großwindräder häufig auf Bergkuppen und auf hohen Masten, damit keine Häuser oder Bäume für Verwirbelungen sorgen. Ist dies der Fall, dann dreht sich der Rotor unruhig. Das Windrad versucht ständig sich nach der neuen Windrichtung zu drehen und das kann zu Schäden an der gesamten Mechanik führen.

... mehrere Seiten in Leseprobe nicht vorhanden ...

Teil IV Technik

1. Netzeinspeisung

... mehrere Seiten in Leseprobe nicht vorhanden ...

Wegen einer neuen strengen Netz-Norm wird der Niedervolt-Windy Boy seit 2012 nicht mehr angeboten, es bleiben nur die Hochvolt-Varianten. Auch für diese gilt das oben Erklärte, der notwendige Überspannungsschutz wird aber von SMA mit angeboten.

Damit alles richtig funktioniert, muss der Überspannungsschutz genau auf das Windrad abgestimmt sein. Ebenso muss die interne Belastungskurve im WINDY BOY zu dem jeweiligen Windrad passen. Dazu sind Praxistests an verschiedenen Windstandorten notwendig, denn nicht alle Windräder sind für den WINDY BOY geeignet.

Achten Sie bei einem Angebot darauf, ob der Händler genügend Kompetenz für diese schwierige, aber sehr wichtige Materie besitzt und nicht nur den WINDY BOY mit irgendeinem Windrad anbietet, weil er die SMA-Wechselrichter ja schon von der Photovoltaik her zu kennen glaubt.

VDE-AR-N-4105 Nach dieser seit 1.1.2012 geltenden Norm für netzeinspeisende Geräte müssen in Deutschland alle Solar- und Windwechselrichter zertifiziert sein. Das gilt ebenfalls für Überwachungsrelais wie z.B. die ENS 26NA oder die BISI. Die neue Norm soll die Netzstabilität gewährleisten und trotz einer weiter wachsenden Zahl von Erzeugungsanlagen für mehr Versorgungssicherheit sorgen: Wird im Stromnetz ein unzulässiger Spannungs- oder Frequenzwert erreicht, muss der Anlagenbetreiber seine Erzeugungsanlage abschalten oder sie wird automatisch abgeschaltet.

VDE-Vorschrift zur Netzeinspeisung
www.vde.com/de/fnn/arbeitsgebiete/seiten/n4105.aspx

Warnung: Da diese Vorschriften nur für Deutschland gelten, haben ausländische Netzeinspeiser diese Zertifizierung nicht! Billiginverter aus Fernost oder holländische Kleininverter haben keine Zulassung in Deutschland. Trotzdem werden sie häufig im Internet angeboten. Beim Anschluss an Ihr Hausnetz machen Sie sich strafbar und müssen mit einer Anzeige des Netzbetreibers rechnen.

2. Akkuladung

2.1. Aufbau

Wenn kein öffentliches Stromnetz zur Verfügung steht, können mit einem Windrad auch Akkus (meist als „Batterien“ bezeichnet) zur Stromversorgung geladen werden. Man spricht dann von einer Insellösung, weil man strommäßig wie auf einer Insel lebt.

Dazu benötigen Sie Laderegler, jeweils für das Windrad und die Solarmodule einen eigenen, genügend Akkus und möglichst einen Sinuswechselrichter, der aus der Akkuspannung Strom mit 230 Volt wie aus der Steckdose zur Verfügung stellt. Damit können dann normale Haushaltsverbraucher angeschlossen werden, vorausgesetzt die Anlage ist groß genug dimensioniert.

Teil V Praxis

1. Standortbestimmung

Ein Kleinwindradmast sollte an einem möglichst exponierten Standort aufgestellt werden, d.h. er sollte frei von Verwirbelungen durch in der Nähe stehende Bäume oder Häuser sein. Nicht umsonst stehen die großen Windräder auf extra ausgesuchten Hügeln und haben bis 100 m hohe Masten.

Immer wieder werden wir von Anrufern gefragt, ob es sich bei ihnen am Haus lohnt, ein Kleinwindrad aufzustellen. Trotz per E-Mail übermittelter Fotos von Haus und Garten fällt uns oft der Rat schwer. Denn häufig werden auch weiter weg stehende Hindernisse wie Nachbarhäuser, Baumgruppen, Hügel oder ein hinter dem Windradstandort befindlicher Waldrand übersehen.

... mehrere Seiten in Leseprobe nicht vorhanden ...

5.7. Kontrolle

Netzeinspeisewechselrichter werden als Option mit eingebautem Display geliefert. Oft sind sie aber an ungünstigen Stellen im Haus oder der Garage montiert, wo die Daten schlecht einsehbar sind. Deshalb sollte hier ein Netzeinspeiser mit externer Datenanzeige (wie auf dem Foto oben) eingesetzt werden. Dazu kann entweder ein normaler Wechselstromzähler zwischen den Netzeinspeiser und das Hausnetz geschaltet werden, oder es wird ein spezielles Leistungsmessgerät verwendet.

Diese Geräte gibt es auch mit Funkdisplay, so dass Sie im Hausbereich jederzeit die Leistungsdaten Ihrer Kleinwindanlage kontrollieren können.

Steckermessgeräte aus dem Elektronikversand sind nicht für den Netzanschluss in Deutschland erlaubt. Außerdem messen die meisten nur in falscher Richtung, weil sie ja eigentlich den Strom von Verbrauchern messen sollen.

5.8. Sicherheit

Sie sollten stets beachten, dass das Windrad bei Sturm einem gewaltigen Winddruck ausgesetzt ist, auch wenn es den Sturmböen mechanisch ausweicht. Sie sollten regelmäßig die Befestigungen Ihres Mastes kontrollieren sowie die Verschraubungen der Flügel und der Windfahne. Durch Vibrationen besteht sonst die Gefahr, dass sich Teile lösen.

Vor vorausgesagten Sturm- oder Orkanböen sollte das Windrad per Stoppschalter abgeschaltet (kurzgeschlossen) werden. Damit erhöhen Sie die Lebensdauer des Windrads und gefährden nicht die Umgebung durch einen eventuell umkippenden Mast oder abbrechende Flügelteile. Auch große Windräder werden bei Sturm abgestoppt!

5.9. Wartung

Kleinwindräder brauchen wenig Wartung. Wichtig ist nur eine regelmäßige Kontrolle. Nach wenigen Monaten sollten Sie die Schrauben der Flügel und des Mastadapters überprüfen. Dazu kommt eine regelmäßige Sichtprüfung der Flügel: Sind sie eingerissen, haben sie Längsrisse, sind die Spitzen noch in Ordnung? Bei unrundem Lauf sollte der Abstand der Flügelspitzen zueinander gemessen werden. Ist ein Unterschied feststellbar, dann sollten die jeweiligen Befestigungsmuttern gelöst und die Flügel durch leichtes Verschieben ausgeglichen werden.

... Ende der Leseprobe.