Die Sonne erwärmt die Erdoberfläche durch Tag und Nachtzyklen sowie unterschiedliche Oberflächen verschieden stark. Dunkle Landmassen werden stark erhitzt, und diese erwärmen dann die darüber liegenden Luftmassen. Die warme Luft ist leichter als kalte und steigt deshalb auf. Seitlich strömt dann kalte Luft nach. So entsteht eine Luftströmung die in Wechselwirkung mit den umliegenden Luftströmungen liegt und von der Oberflächenstruktur des Landes sowie zu geringem Teil von der Erdrotation (Corioliskraft) beeinflusst wird.

Windräder
Die im Wind enthaltene Bewegungsenergie kann man mit einer Windkraftanlage in Strom umwandeln. Der Energieertrag ist abhängig von der Erntefläche des Windrades (Fläche die von den Rotorblättern durchquert wird), von der Seehöhe (dünne Höhenluft enthält etwas weniger Masse, und damit weniger Energie) und vor allem von der Windgeschwindigkeit. Diese wirkt sich zur dritten Potenz auf den Ertrag aus, was bedeutet, dass eine geringfügig höhere Windgeschwindigkeit zu stark erhöhten Erträgen führt.

Es gibt verschiedenste Arten von Windrädern. Widerstandsläufer, wie es die bereits vor über 1000 Jahren existierenden Windmühlen waren, sind immer seltener geworden. Abgelöst wurden diese von den effizienteren schnell drehenden Auftriebsläufern. Die höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten sind vor allem für die Stromproduktion günstiger, da man sich ein Getriebe erspart beziehungsweise einen viel kleineren und damit günstigeren Generator verwenden kann.

Die Rotorblätter der Auftriebsläufer sind im Querschnitt geformt wie ein Flugzeugflügel und nutzen genauso den Auftrieb, der durch Unterdruck entsteht wenn die Luft unterschiedlich lange Wege um ein Hindernis herum in Kauf nehmen muss. Hier haben sich wieder verschiedenste Bauformen entwickelt. Solche mit vertikaler (senkrechter) Drehachse wie zum Beispiel der Darrieus-Rotor fanden wegen verschiedener Nachteile (nicht selbst startend, höhere Materialbelastung) kaum Verbreitung. Der Auftriebsläufer mit horizontaler Drehachse konnte sich aufgrund seiner Eigenschaften durchsetzen und ist jetzt die am weitesten verbreitete Form von Windenergieanlagen. Meist werden Typen mit drei Rotorblättern verwendet, was seinen Vorteil in der resultierenden Drehzahl hat (weniger Rotorblätter erhöhen die Drehzahl, was günstiger für die Generatorauslegung aber ungünstiger für Materialbelastung und Geräuschentwicklung ist).

Österreich
In Österreich waren Mitte 2006 mehr als 600 Windräder installiert, die eine Gesamtleistung von fast 1000 Megawatt aufweisen. Diese werden im Jahr 2006 voraussichtlich ca. 2,5 % des österreichischen Strombedarfs produzieren (ges. Stromverbrauch 2005 in Ö. = 65.835 GWh; Windenergie erzeugt im 1 Halbjahr 2006 = 811 GWh lt. E-control). Durch günstige Einspeisetarifvergütungen hatte der Windenergiesektor in den letzten zehn Jahren in Österreich enormen Aufwind was zum Status quo führte. Durch die Ökostromgesetzesnovellierung und die neue Einspeiseverordnung wurden die Einspeisebedingungen verschlechtert und lässt eine zukünftige Stagnation des Wachstums in diesem Sektor vermuten. Mit der derzeitigen Nutzung ist das Windenergiepotential Österreichs nicht einmal annähernd ausgeschöpft.

Möglichkeiten
Dänemark demonstriert mit 25% der Stromerzeugung aus Windkraft was in einem Land mit günstigen Umweltbedingungen technisch machbar ist. Die Tatsache dass in Österreich die Windverteilung im Winterhalbjahr mehr Windertrag ermöglicht als im Sommer, macht diese zum günstigen Gegenspieler zur verbreiteten Wasserkraft welche im Winter weniger Ertrag liefert. Das Windenergiepotential ist in Österreich derzeit nicht ausgeschöpft, politische Rahmenbedingungen, die wirtschaftliches Betreiben einer Windkraftanlage ermöglichen, wären nötig um dem Windenergiesektor weitere Wachstumschancen zu geben.

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Kleinturbinenanlagen (<20 kW) werden in letzter Zeit populär. Anfragen bei uns und Partnerorganisationen nehmen zu. Allerdings ist Vorsicht geboten, da im verbauten Gebiet zumeist weit schlechtere Windbedingungen vorherrschen (Turbulenzen durch Gebäude, Hindernisse etc.). Weiters werden oft mit unkorrekten Zahlen Hoffnungen geweckt, welche sich in der Praxis nicht bewähren.

Falsche Platzierung
Die Erfahrung zeigt, dass Kleinwindkraftanlagen schlecht platziert werden, wie z.B. in zu geringer Höhe oder in der Nähe von Hindernissen. Windturbulenzen, hervorgerufen durch Hindernisse, stellen hohe Anforderungen an Turbinen und vermindern die Energieerträge, im Besonderen, wenn die Turbine nicht gleich auf die Richtungsänderung reagiert. Dies ist vor allem ein Problem bei horizontalen Windkraftanlagen (HWKA), weniger bei vertikalen Windkraftanlagen (VWKA). Abbildung 1 stellt die Windbedingungen im verbauten Gebiet dar und kennzeichnet optimale Platzierungen im linearen Strömungsbereich unter Einhaltung von Mindestabständen.

Verbesserungsmöglichkeiten und somit eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit von Kleinwindkraftanlagen kann durch eine weitere Optimierung der Turbinen aber auch durch die Platzierung erreicht werden. Zum Beispiel herrschen unter bestimmten Bedingungen im Dach- (bzw. Fassaden-)bereich bessere Strömungsverhältnisse als im linearen Bereich vor, bzw. können diese durch entsprechende Vorrichtungen (Leiteinrichtungen, Gebäudeintegration) erreicht werden.

Falsche Angaben
Unseriöse Angebote mit überschätzten Erträgen und nicht verifizierte Angaben der Hersteller verfälschen oftmals das reale Potenzial solcher Anlagen. Oft werden Erträge von Anlagen mit Durchschnittswindgeschwindigkeiten berechnet, wobei dieses Vorgehen verfälschte Ergebnisse liefert. Die Geschwindigkeit hängt zur 3. Potenz mit der Leistung zusammen. Es besteht daher ein beträchtlicher Unterschied ob immer 5 m/s auftreten oder 10 m/s und 0 m/s je zur Hälfte der Zeit (20% mehr Geschwindigkeit bedeutet ca. 70% mehr Leistung). Bei der Aufstellung im verbauten Gebiet ist der Standort deshalb genau zu untersuchen. Im Normalfall gibt eine einjährige Windmessung in Nabenhöhe Aufschluss über realisierbare Erträge. Untersuchungen für Kleinwindkraftanlagen ergaben, dass Volllaststunden von 300 bis 1.000 Stunden realistisch sind.

Wirtschaftlichkeit nur selten gegeben
Noch gibt es sehr wenig Erfahrung über tatsächliche Erträge von Kleinwindkraftanlagen im verbauten Gebiet. Einerseits sind erst wenige Anlagen in Betrieb, andererseits ist es aufgrund der auftretenden Windverhältnisse, die vom Standort abhängen, nur schwer abschätzbar mit welchen Energieerträgen gerechnet werden kann. Die Gesamtkosten für Kleinwind-Kraftanlagen liegen im Bereich von 3.200 – 7.500 €/kW (inkl. MwSt.). Im Vergleich dazu kosten Fotovoltaikanlagen zwischen 5.500 – 6.500 €/kWp (inkl. MwSt.). Der Stand der Technik erlaubt derzeit noch keinen wirtschaftlichen Betrieb von Kleinwindkraftanlagen.

Rechtliche Lage unsicher
Obwohl die Bewilligung von Kleinwindkraftanlagen rechtlich geklärt ist, sind diese aufgrund von Akzeptanz und geringer Erfahrung schwierig durchzusetzen.

Weitere Informationen
im Besonderen zu Produkten und Herstellern, Marktübersichten, Förderungen und Einspeisetarifen finden sie unter http://www.kleine-windkraft.at

Erfahrungsberichte
gibt es neben http://www.kleine-windkraft.at unter den folgenden Links:

http://home.arcor.de/wewima-windtechnik/html/ertrag.html

http://www.zotloeterer.com/unser_unternehmen/windenergietechnik.php

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