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Kleinwind

Wirtschaftlichkeit

Viele private Interessenten für eine Kleinwindenergieanlage (KWEA) stellen nicht das Kostenargument oder die Rendite in den Vordergrund, sondern die Möglichkeit, durch eigenen Windstrom unabhängiger zu sein und einen Betrag zum Klimaschutz zu leisten. Für die meisten Betreibern ist allerdings ein wirtschaftlicher Betrieb entscheidend. Dieser lässt sich nur an einem windhöffigen Standort mit freier Anströmung erreichen. KWEA sind prädestiniert als Eigenverbrauchsanlagen: Je höher der selbst verbrauchte Anteil im Haushalt oder Unternehmen ist, desto höher die Wirtschaftlichkeit. 

Stromertrag
Der produzierte Strom einer KWEA hängt maßgeblich von den Windverhältnissen am Standort und der Anlagenausführung ab. Für gute Windverhältnisse ist aber nicht nur eine hohe gemittelte Windgeschwindigkeit ausschlaggebend, sondern auch die Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeiten und -richtungen über das Jahr verteilt. Zu beachten ist, dass die nutzbare Strömungsenergie des Windes mit der dreifachen Potenz zur Windgeschwindigkeit wächst.

Abbildung 1: Beispielhafte Häufigkeitsverteilung der Windrichtungen
Abbildung 1: Beispielhafte Häufigkeitsverteilung der Windrichtungen
Für eine erste Abschätzung der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit können lokale Wetterstationen angefragt oder Windkarten genutzt werden, wie beispielsweise der europäische Windatlas. Diese Daten stellen allerdings lediglich gemittelte Windgeschwindigkeiten über das Jahr dar, die kleinräumige Umgebungsmerkmale und Hindernisse in Anströmungsrichtung nicht berücksichtigen. 

Aufgrund der relativ niedrigen Bauhöhe von KWEA haben Gebäude und Bäume einen großen Einfluss auf das Strömungsverhalten des Windes. Sind in der Hauptwindrichtung, in Nordrhein-Westfalen ist dies Südwest, Hindernisse in unmittelbarer Nähe, hat dies einen erheblichen Einfluss auf den Stromertrag. Der Wind wird abgebremst und verwirbelt, wobei diese sogenannte turbulente Strömung den Ertrag der KWEA mindert und sich zusätzlich negativ auf die Anlagenlebensdauer auswirkt. Die Anlage sollte deshalb außerhalb der turbulenten Strömung platziert werden: in ausreichender Höhe oder mit großzügigem Abstand zum Hindernis. Hanglagen können sich hingegen positiv auf die Windhöffigkeit auswirken. Bei Dachanlagen ist zu beachten, dass auch auf dem Dach Verwirbelungen auftreten und den Ertrag mindern können.

Abbildung 2: Turbulenter Strömungsbereich des Windes
Abbildung 2: Turbulenter Strömungsbereich des Windes
Ist eine Platzierung außerhalb des turbulenten Bereiches am Standort gegeben und liegen in der Region gute Windverhältnisse vor, so ist von einer ausreichenden Windhöffigkeit für den Betrieb einer KWEA auszugehen. Für aussagekräftige Ergebnisse müssen allerdings von einem Ingenieurbüro berechnete Ertragsprognosen oder 12-monatige Windmessungen am Standort herangezogen werden. 

Mit den konkreten Winddaten können Anlagen gewählt werden, die auf die speziellen Windverhältnisse am Standort ausgelegt sind. Die Anlagenleistung sollte dabei in Abhängigkeit des jährlichen Stromverbrauchs und der Grundlast des Verbrauchers ausgewählt werden. Zu beachten ist, dass die angegebene Leistung einer KWEA immer der Nennleistung bei einer festgelegten Windgeschwindigkeit entspricht. Eine Anlage mit 10 Kilowatt (kW) Leistung mit einer angegebenen Nennwindgeschwindigkeit von 15 Metern pro Sekunde (m/s) wird am selben Standort weniger Ertrag einbringen als eine 10 kW-Anlage mit einer angegebenen Nennwindgeschwindigkeit von 10 m/s. 
Der jährlich zu erwartende Stromertrag lässt sich mithilfe der Winddaten und der Ertrags- oder Leistungskennlinie der Anlage bestimmen, die beim Hersteller oder Vertreiber angefragt werden können. 

Vergütung
Die EEG-Einspeisevergütung für KWEA bis 50 kW, die im Jahr 2020 in Betrieb genommen werden, beträgt 7,39 Cent pro Kilowattstunde (Cent/kWh). Damit ist in der Regel kein auskömmlicher Betrieb möglich. KWEA können sich jedoch rechnen, wenn der produzierte Strom zum Eigenverbrauch genutzt werden kann, sodass weniger Strom über das Netz bezogen werden muss. Die jährlich festgelegten Vergütungssätze sind abhängig von den Ausschreibungsrunden für Windenergieanlagen an Land des vorletzten Jahres. Für in 2021 in Betrieb genommene Anlagen liegt die Einspeisevergütung bei 7,59 Cent/kWh. In den darauffolgenden Jahren ist mit keiner signifikanten Änderung zu rechnen. 

Zwischen 50 und 100 kW-Anlagenleistung muss gegebenenfalls ein veränderter Korrekturfaktor bei der Berechnung angewandt werden, wodurch sich die Einspeisevergütung verringern kann. Die Ermittlung des Güte- und Korrekturwertes wird in einer Veröffentlichung über das Ausschreibungsverfahren von der Fachagentur Windenergie an Land näher erläutert. 

Leistungsstärkere Anlagen ab einer Leistung von 100 kW fallen unter die verpflichtende Direktvermarktung, bei der eine gesetzliche Marktprämie zum Börsenpreis zugesichert wird. Dadurch liegt die Vergütung ähnlich hoch wie bei leistungsärmeren Anlagen, wobei zusätzlich geringe Kosten für die Direktvermarktung anfallen. Für Windenergieanlagen (WEA) über 750 kW sind die Zahlungsansprüche abhängig von Gebot und Zuschlag bei den Ausschreibungsverfahren für WEA an Land.

EEG-Umlage
Grundsätzlich müssen alle Stromverbraucher, auch Eigenversorger, die EEG-Umlage zahlen. Für Strom aus Anlagen zur Eigenversorgung mit erneuerbaren Energien verringert sich die Umlage auf 40 Prozent. Dadurch fallen im Jahr 2020 lediglich 2,7 Cent/kWh anstelle der 6,76 Cent/kWh an. 2021 soll der Wert auf 2,6 Cent/kWh sinken. Unter bestimmten Voraussetzungen entfällt die EEG-Umlage sogar vollständig. Bei KWEA ist dies beispielsweise gegeben, wenn die Anlagenleistung höchstens 10 kW beträgt und der Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stroms 10.000 kWh im Jahr nicht übersteigt. Auch Betreiber von Inselanlagen und vollständige Selbstversorger aus erneuerbaren Energien, die keine Förderung erhalten, sind von der EEG-Umlage befreit.

Die vier Ausnahmeregelungen zum Entfallen der EEG-Umlage werden im § 61a im EEG 2017 beschrieben und können in unserem Faktenpapier zur EEG-Umlage nachgelesen werden.

Investition
Die spezifischen Kosten einer KWEA variieren stark und liegen zwischen 2.500 und 9.000 Euro pro kW installierter Leistung. Dabei hängt es stark davon ab, ob in den Gesamtkosten neben den Anlagenkomponenten bereits Anteile für Genehmigung, Fundament, Mast, Montage und die Elektronik enthalten sind. 

Bei der Auswahl einer KWEA sollte auf einen vertrauenswürdigen Hersteller oder Vertreiber zurückgegriffen werden. Wichtig dabei ist eine Zertifizierung der Anlage nach IEC 61400-2 oder alternativ durch einen unabhängigen Gutachter. Darin sollte die Leistungs- und Ertragskennlinie verifiziert sein, um zu gewährleisten, dass die KWEA die angegebenen Erträge tatsächlich erzeugen kann. Außerdem sind für einen erfolgreichen Betrieb Nachweise zur Lebensdauer und zur Sturmsicherung zweckmäßig. 

Etablierte Anlagenhersteller informieren ausreichend zu den genannten Punkten. Weiterhin können diese Hersteller auf Erfahrungen und Referenzanlagen zurückgreifen und teilweise sogar Unterstützung im Planungs- und Genehmigungsprozess geben. Eine frühzeitige Kontaktaufnahme ist hier empfehlenswert.

Laufende Kosten
Neben den Investitionskosten sind laufende Kosten für den Betrieb einzukalkulieren. Darunter können Wartungskosten, Kosten für Versicherungen, z. B. für die Elektronik und Ertragsausfälle, Finanzierungs- und Reparaturkosten fallen. Wartungsarbeiten lassen sich dabei je nach Hersteller in Eigenregie durchführen. Die laufenden Kosten betragen jährlich etwa 0,5 bis 2,0 Prozent der Investitionskosten in Abhängigkeit von Hersteller, Versicherungsleistung und Kreditoption.

Rentiert sich eine Kleinwindenergieanlage?
Essenziell für einen wirtschaftlichen Betrieb ist ein windhöffiger Standort der Anlage. Darüber hinaus rentieren sich KWEA nur bei einem hohen Eigenverbrauchsanteil, da die EEG-Einspeisevergütung mit unter 8 Cent/kWh nicht ausreicht. Je mehr Strom direkt verbraucht wird oder in einem Batteriespeicher für den späteren Verbrauch zwischengespeichert wird, desto weniger Strom muss aus dem Netz bezogen werden. Auf diese Weise können in Abhängigkeit vom Stromtarif ca. 30 Cent/kWh eingespart werden, die sonst für den Bezug aus dem Stromnetz aufgewendet werden müssten. 

KWEA sind üblicherweise für eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt. Vergleicht man die eingesparten Netzbezugskosten in diesem Zeitraum mit den in dieser Zeit entstandenen Ausgaben - einschließlich der Investitionskosten abzüglich der Einnahmen aus dem Verkauf des Stroms -, so lassen sich Rentabilität und Amortisationszeit der Anlage abschätzen. Dazu wird in einem ersten Schritt der zu erwartende Stromertrag errechnet. Dieser steht in Abhängigkeit von den Winddaten am Standort, die über ein Gutachten oder eine Windmessung verifiziert werden sollten, und der Ertragskennlinie der KWEA. Nicht der gesamte Stromertrag lässt sich direkt vor Ort verbrauchen, da sich der erzeugte Windstrom sowohl zeitlich als auch mengenmäßig vom Verbrauch unterscheidet. Durch die Kombination einer KWEA mit einem Batteriespeicher lässt sich der Eigenverbrauchsanteil erhöhen, da zunächst überschüssiger Strom zu einem späteren Zeitpunkt verbraucht werden kann.

Berechnungshilfen
Die Wirtschaftlichkeit einer KWEA lässt sich auch mit dem Kleinwindanlagen-Rechner auf dem Kleinwindkraft-Portal abschätzen. Weiterhin gibt es ein Berechnungstool, das im Rahmen eines Masterstudiums an der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlands entstanden ist. Diese Hilfswerkzeuge ersetzen keine Wind- und Ertragsgutachten, sondern dienen lediglich der Abschätzung. 

Fördermöglichkeiten
Es gibt in NRW derzeit keine Förderung für die Installation einer KWEA.

Das Programm 270 ‚Erneuerbare Energien‘ der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) umfasst auch die Finanzierung der Investitionen für Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen. Damit kann die Investition inklusive der Kosten für Planung, Errichtung und Inbetriebnahme von KWEA mit einem günstigen Förderzinssatz über den Förderungszeitraum unterstützt werden. Die KfW finanziert bis zu 100 Prozent der Investitionskosten. Die Förderung richtet sich dabei vor allem an Privatpersonen, Landwirte, Unternehmen, gemeinnützige Organisationen und Genossenschaften. Voraussetzung für eine Förderung ist, dass während des Förderungszeitraums ein Teil des produzierten Stroms aus der KWEA in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird und zwar unabhängig von der Menge der Einspeisung.

Die „Landwirtschaftliche Rentenbank“ bietet ihr Förderangebot „Energie vom Land“ an. Im Vergleich zur Förderung durch die KfW ist bei der Rentenbank die Voraussetzung zur Kreditvergabe nicht an die Teileinspeisung des erzeugten Stroms aus der KWEA gebunden. Die Hausbank kann bei Antragstellung das Programm mit den besten Konditionen auswählen.

Auch Stadtwerke oder Energieversorger sowie Ökostromanbieter können als Unterstützer bei der Investition in eine KWEA infrage kommen. Hier ist es empfehlenswert, sich regional umzugucken und nachzufragen.

Tobias Scholz
Erneuerbare Energien
EnergieAgentur.NRW
0211 86 64 2412
scholz@energieagentur.nrw

Sie erreichen die EnergieAgentur.NRW außerdem werktags von 8 bis 18 Uhr über die Hotline unter 0211 - 8371930.

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