Kleinwindanlagen fürs Eigenheim?

In der Zukunft wird der individuelle Stromverbrauch vermutlich durch Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge eher steigen, Solaranlagen könnten da die Lösung sein, es gibt aber noch weitere Ideen. Die Hochschule Emden/Leer will gemeinsam mit Partnern aus Deutschland und den Niederlanden die Kleinwindkraft aus ihrer Nische holen. Unter dem Projektnamen „Wind & Regio“ arbeiten die Beteiligten in den kommenden vier Jahren daran, die Effizienz kleiner Wind­energieanlagen zu steigern und sie wirtschaftlich attraktiver zu machen. Finanziert wird das Vorhaben über das Interreg VI-Programm Deutschland-Nederland mit rund 1,93 Millionen Euro.

Neue Kleinwindanlagen-Technologien sollen Erträge erhöhen

Projektleiter Prof. Dr. Iván Heráez setzt auf eine Kombination aus Künstlicher Intelligenz, Strömungs­simulationen und modularen Bau­komponenten. Ein geplanter passiver Blattverstell­mechanismus soll die Rotorblätter ohne externe Sensorik oder Antriebe automatisch in die aerodynamisch optimale Position bringen. Ergänzt wird dies durch ein KI-basiertes Prognose­system, das Windverhältnisse bis in 30 Meter Höhe in Echtzeit vorhersagt, sowie durch ein intelligentes Regel­system, das Rotor- und Generator­drehzahl dynamisch anpasst.

Kleinwindanlage = die Antwort auf typische Schwächen der Photovoltaik

Während Großanlagen von starken und konstanten Höhenwinden profitieren, arbeiten Klein­wind­anlagen in bodennahen, turbulenten Strömungen. „Gebäude und Bäume schwächen den Wind deutlich ab und erschweren eine zuverlässige Ertrags­prognose“, erläutert Privatdozent Dr. Frank Uhlenhut. Mit den neuen Technologien sollen die Anlagen künftig genau dort effizient arbeiten, wo sie installiert werden – etwa in Wohngebieten oder auf landwirtschaftlichen Flächen – und so Versorgungs­lücken der Photovoltaik insbesondere nachts und im Winter schließen.

Drei Demonstrationsanlagen geplant

Im Laufe des Projekts entstehen drei Demonstrations­anlagen: auf dem Campus der Hochschule in Emden, bei Windmolens op Maat in den Niederlanden und bei Ondernemend Emmen, einem niederländischen Unternehmens­verbund.

Die beiden letztgenannten Standorte simulieren typische Einsatz­felder in privater bzw. landwirtschaftlicher Umgebung und liefern wichtige Vergleichsdaten für das modulare Anlagen­konzept.

Kontinuität in der Kleinwindanlagen Forschung

Bereits Ende der 1990er-Jahre installierte die Hochschule eine Kleinwindanlage vor dem Emder Campus – sie dreht sich noch heute. Auf vielen Dachflächen in Emden und Leer erzeugen zudem Solarmodule mit 670 Kilowatt Gesamtleistung Strom. Mit „Wind & Regio“ knüpft die Hochschule nun an diese Tradition an und baut ihre Praxis­kompetenz weiter aus: Studierende der Studiengänge Erneuerbare Energien und Energie­effizienz, Maschinenbau sowie Umwelttechnik erhalten im Labor von Prof. Heráez unmittelbaren Zugang zu modernster Forschung.

Finanzierung und Partner

Das Projekt wird durch die Europäische Union, das Land Niedersachsen, die niederländische Regierung sowie die Provinzen Groningen, Gelderland und Drenthe kofinanziert. Insgesamt stehen 1.928.755 Euro zur Verfügung, um die Vision einer dezentralen, klimafreundlichen Energieversorgung über Kleinwindkraft Realität werden zu lassen.

Kleinwindräder sind bislang nur selten verbreitet, weil es mehrere technische und wirtschaftliche Herausforderungen gibt:

Geringe und unzuverlässige Windverhältnisse nahe am Boden: Kleinwindanlagen sind oft bodennah installiert, wo der Wind durch Gebäude, Bäume und andere Hindernisse abgeschwächt und turbulenter ist. Dies erschwert eine konstante und starke Stromerzeugung, die für Wirtschaftlichkeit notwendig ist.

Standortprobleme: In dicht bebauten Gebieten sind Kleinwindanlagen meist ungünstig, da der Windfluss gestört ist. Flache Siedlungen bieten oft nicht genug Windpotenzial, freie, erhöhte oder Randlagen sind geeigneter. Dennoch sind viele Grundstücke nicht gut geeignet, im Gegensatz zu Solaranlagen, die breiter einsetzbar sind.

Hohe Investitionskosten und begrenzter Ertrag: Private Betreiber rechnen meist nicht mit einer positiven Rendite. Der wirtschaftliche Betrieb lohnt sich zumeist nur bei hohen Stromverbrauchern (z.B. landwirtschaftliche Betriebe), die günstige windstarke Standorte haben.

Genehmigung und rechtliche Hürden: Je nach Bundesland variieren die Vorschriften. Kleinwindanlagen benötigen oft eine Baugenehmigung, besonders wegen möglicher Auswirkungen wie Lärm, Schattenwurf und Belastung durch Rotoren. Nicht überall gibt es klare oder einheitliche Regelungen, was zusätzliche Unsicherheiten schafft.

Geringe Sichtbarkeit im Energiemix: Die Gesamtleistung bundesweit ist vergleichsweise gering, da viele kleine Anlagen mit wenigen hundert Watt dazugehören. Die Energiewende dominiert aktuell von großen Windparks und Solaranlagen, daher hat Kleinwind weniger Aufmerksamkeit und Förderung bekommen.

Potenzial haben die Kleinwindanlagen, sind aktuell aber eher eine Nischenlösung. Das Projekt „Wind & Regio“ der Hochschule Emden/Leer zielt darauf ab, durch innovative Technologien diese Probleme anzugehen und Kleinwindanlagen effizienter und wirtschaftlicher zu machen.

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