Ertrags-Berechnung
Ab einer Windgeschwindigkeit von 3-4 m/s fängt eine Kleinwindkraftanlage an, Strom zu produzieren. Erst dann können Erträge erzielt werden, was sich wiederum auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage auswirkt.
Zur Ertragsermittlung sollten zwei Werte bekannt sein:
Die Windklassenverteilung: Bei der Windklassenverteilung werden die gemessenen Windgeschwindigkeiten in Windklassen eingeteilt und somit ist ersichtlich, wie häufig der Wind mit welcher Windgeschwindigkeit am Standort weht.
Die Anlagenkennlinie: Die Anlagenkennlinie ist von Modell zu Modell unterschiedlich und stellt jene Leistung dar, die bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit gegeben sein sollte. In der Regel beginnt die Einspeisung bei 3-4 m/s. Ab diesem Punkt steigt die Leistung mit der Windgeschwindigkeit. Ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit ist die Maximalleistung der Anlage erreicht. Dies ist am Datenblatt der Anlage ersichtlich.
Absoluter Ertrag [kWh]
Volllaststunden pro Jahr [h]
Spezifischer Flächenertrag bezogen auf die Rotorfläche [kWh/m2]
Absoluter Ertrag
Ist die Strommenge, die die Kleinwindanlage über das Jahr produziert hat. Dieser Wert ist als Vergleichskennzahl nicht geeignet, da der absolute Ertrag vom Standort und der ausgewählten Kleinwindkraftanlage stark abhängt. Die produzierte Energie der Windanlage wird in Kilowattstunden angegeben, kurz kWh.
Volllaststunden
Darunter versteht man die Anzahl an Stunden, die die Kleinwindkraftanlage unter Volllast laufen müsste um den Jahresenergieertrag zu erzielen. Gerne wird diese Kennzahl bei Produktblättern und Herstellerangaben verwendet. Jedoch sind die Volllaststunden nicht zu verwechseln mit den Betriebsstunden. Diese geben an, wie lange eine Anlage in das Netz eingespeist hat. Ohne genormte Bedingungen und eine Validierung durch unabhängige Einrichtungen sind die Angaben von Herstellern für deren Ertragswerte kritisch zu betrachten.
Richtwerte für Volllaststunden [h] von Kleinwindkraftanlagen:
ausgezeichneter Standort > 1.200 h/Jahr
guter Standort 800 h/Jahr - 1.200 h/Jahr
durchschnittlicher Standort 500 h/Jahr - 800 h/Jahr
schlechter Standort
Im Vergleich dazu hat eine Großwindkraftanlage über 2.000 Volllaststunden/Jahr
Spezifischer Flächenertrag
Ist die Menge an Energie, die pro m2 Rotorfläche gewonnen wird. Ein niedriger Wert weist auf eine ineffiziente Anlage hin, darum werden in Schwachwindgebieten Anlagen mit größeren Rotoren bewusst eingesetzt, um die geringeren Windgeschwindigkeiten besser nutzen zu können.
Richtwerte für den spezifischen Flächenertrag [kWh/m2] von Kleinwindkraftanlagen:
ausgezeichneter Standort > 250 kWh/m2
guter Standort 150 kWh/m2 - 250 kWh/m2
durchschnittlicher Standort 150 kWh/m2
schlechter Standort 100 kWh/m2
Absoluter Jahresertrag in kWh
Windstunden Klassenleistung Gesamtzeit = Klassenertrag
[%] [kW] [h] = [kWh]
Die Summe aller Klassenerträge ergibt den absoluten Jahresertrag in kWh.
Volllaststunden in h
Jahresenergieertrag : Anlagenleistung = Volllaststunden
[kWh] : [kW] = [h]
Spezifischer Flächenertrag
Jahresertrag : Rotorfläche = spezifischer Flächenertrag
[kWh] : [m2] = [kWh/m2]
Um die Frage der Wirtschaftlichkeit von Kleinwindanlagen beantworten zu können, muss man zuerst wissen, wie teuer 1 kWh Strom dieser Technologie ist. Man spricht von den Stromgestehungskosten.
Stromgestehungskosten
Die Stromgestehungskosten sind für die wirtschaftliche Betrachtung einer Technologie wichtig. Sie sagt aus, wie viel 1 kWh Kleinwindstrom kostet.
Zur Berechung dieser Kosten müssen die Gesamtkosten identifiziert werden. Inkludiert in den Gesamtkosten sind nicht nur die eigentlichen Energiekosten, sondern alle Kostenstellen, die für die Errichtung einer Kleinwindkraftanlage anfallen.
Kostenstellen sind:
Investitionskosten
Betriebskosten
Kosten für Planung und Installation
Die Anlagenkosten liegen in etwa zwischen 3.000 und 7.000 Euro pro kW Anlagenleistung. Daraus ergeben sich Stromgestehungskosten in Höhe von 21-50 ct/kWh.
Tipp zur Beurteilung der Stromgestehungskosten
Nehmen Sie Ihre Stromrechnung zur Hand und vergleichen Sie die Energiekosten pro kWh. Aber beachten Sie: Die Kosten für Strom setzen sich aus 3 Komponenten zusammen: den reinen Energiekosten (32,2 %), den Steuern & Abgaben (40,1 %) und den Netzkosten (27,7 %).
Mehr Informationen zum Thema Strom & Strompreis erhalten sie auf der Website der E-Control.
Um ein besseres Ergebnis in Sachen Wirtschaftlichkeit zu erzielen, müssen die Investitionskosten für Kleinwindkraftanlagen reduziert werden. Dies könnte durch die Produktion höherer Stückzahlen, durch die Verbesserung der Technologie an sich, mehr Eigenleistung bei der Errichtung und Wartung (Verringerung der Montagekosten und Betriebskosten - setzt jedoch technische Fachkenntnisse voraus) erreicht werden.
Rechenvorgang
Gesamtkosten : Energieertrag = Stromgestehungskosten
[Euro]:[kWh] = [Euro/kWh]
Fazit
Zu den aktuellen Anlagenpreisen, Haushaltsstrompreisen und der Einspeisevergütung sind Kleinwindkraftanlagen derzeit nicht wirtschaftlich. Unter den genannten Bedingungen macht eine vollständige Einspeisung der erzeugten Energiemenge in das öffentliche Netz wirtschaftlich kaum Sinn. Deshalb sollte der erzeugte Windstrom vorrangig selbst verbraucht werden. Daher ist die Dimensionierung der Kleinwindkraftanlage, abgestimmt auf das Verbraucherverhalten des Windkraftbetreibers, sehr wichtig.
Je höher die Eigenbedarfsdeckung ist, umso schneller amortisieren sich die Investitionskosten der Kleinwindkraftanlage. Im Zuge des Projektes "Kleinwind Plus" der AEE NÖ Wien wurde das Zusammenspiel des Verbraucherlastgangs eines Haushaltes mit Kleinwindkraft und Photovoltaik analysiert. Mehr zum Projekt erfahren Sie in der Rubrik "Forschung & Wirtschaft" oder auf der Homepage der AEE NÖ Wien.
An welchen Schrauben muss nun gedreht werden, damit die Kleinwindkraft erschwinglicher aber vor allem wirtschaftlicher wird?
Einflussgrößen sind:
Senkung der Investitionskosten
Erhöhung der Einspeisevergütung
Senkung der Betriebskosten (gewährleistet durch den Einsatz von qualitativ hochwertigeren und wartungsarmen Anlagenkomponenten)
Erhöhung der Eigenleistung
Standortauswahl und dadurch
Ertragsmaximierung
Erhöhung der Eigenbedarfsdeckung
Abschaffung der versteckten Subventionen für fossile Energieträger