1. Wirtschaftlichkeit und Technik von
Kleinwindenergieanlagen zur
Eigenstromversorgung
präsentiert im Rahmen einer Veranstaltung der
Energiezukunft Rosenheim
www.ezro.de
3. C.A.R.M.E.N. e.V.
Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk
Koordinierungsstelle für Nachwachsende Rohstoffe, Erneuerbare Energien und
Energieeffizienz im ländlichen Raum
Sitz am Kompetenzzentrum
für Nachwachsende
Rohstoffe in Straubing
36 MitarbeiterInnen
Teil der Initiative
LandSchafftEnergie
4. C.A.R.M.E.N. e.V.
Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.
• 1992 gegründet
• Über 70 Mitglieder, 36 Mitarbeiter
• Beratung, Öffentlichkeitsarbeit und Projektarbeit in der stofflichen und
energetischen Nutzung Nachwachsender Rohstoffe und zu Erneuerbaren
Energien
• Projektbeurteilung und -begleitung im Auftrag des Bayerischen
Staatsministeriums für Landwirtschaft und Forsten
•
ca. 320 Bioenergie-Projekte
•
umfangreiche Informationen unter www.carmen-ev.de
5. C.A.R.M.E.N. e.V.
Geschäftsführung
Edmund Langer
Christian Leuchtweis (Stellv.)
Feste Brennstoffe
Abteilungsleiter
Gilbert Krapf
Bernhard Pex
Christian Letalik
Sabine Hiendlmeier
Niels Alter
Melanie Zenker
Christian Schröter
Biogas und Biokraftstoffe
Abteilungsleiter
Robert Wagner
Hubert Maierhofer
Melanie Arndt
Ulrich Kilburg
Ursula Schulte
Sekretariat
Margit Vogt
Rita Spieth
Johanna Krembs
Nina Herrmann
Evelyn Köhler
Industrielle Nutzung
Energie vor Ort
Abteilungsleiter
Sebastian Kilburg, Maria Kopfinger
Julia Günzel
Franziska Materne
Carolin Pillichshammer
Christoph Zettinig
Daniel Gampe
Wolfram Schöberl
Vanessa Sigel
Thiemo Müller
Keywan Pour-Sartip
Abteilungsleiter
Dr. Bettina Schmidt
Jutta Einfeldt
N.N.
Netzwerk Forst und Holz
Abteilungsleiter
Alexander Schulze
Anke Wischnewski
7. INHALTE
1. Definition der Kleinwindkraft
2. Potentiale für
Kleinwindenergieanlagen in
Bayern
3. Bauformen
4. Wirtschaftlichkeit
5. Exkurs: Speicherung
6. Fazit
8. 1. DEFINITION DER KLEINWINDKRAFT
Wo hört Kleinwind auf –
wo fängt Großwind an?
Bildquelle: Bundesverband Windenergie, http://www.wind-energie.de/infocenter/technik
9. 1. DEFINITION DER KLEINWINDKRAFT
Anlagengrößen von KWEA:
• Gesamthöhe
< 50 m
• Rotorfläche
< 200 m²
• Anlagenleistung
< 100 kW
(„BImSchG-Grenze“)
(Rotordurchmesser < 16 m)
Leistungsklassen von Kleinwindenergieanlagen
(gemäß BWE)
Leistungsklasse I
Bis 5 kW
Mikrowindenergieanlagen
– Privatanwender und Einfamilienhäuser
– Gekoppelt ans Stromnetz oder
batteriegestütztes Inselsystem
Leistungsklasse II
5 - 30 kW
Miniwindenergieanlagen
– Gewerbebetriebe und Landwirtschaft
Leistungsklasse III
30 - 100 kW
Mittelwindenergieanlagen
– Gewerbebetriebe und Landwirtschaft
– Anschluss an Mittelspannungsnetz
10. 2. WINDPOTENTIALE IN BAYERN
P: Leistung in Watt
ρ: Luftdichte in kg/m³ (1,225 kg/m³)
AR: durchströmte Rotorfläche in m²
vW: Windgeschwindigkeit in m/s
Wichtige Einflussgröße:
Windgeschwindigkeit vW³
Verdoppelung der
Windgeschwindigkeit
8-fache Windleistung
Bildquelle: Bayerischer Windatlas, Windgeschwindigkeiten in 10 m Höhe
11. 2. WINDPOTENTIALE IN BAYERN
Auf ca. 90 % der Fläche Bayerns
herrschen Windgeschwindigkeiten
unter 3 m/s vor.
Bildquelle: Bayerischer Windatlas, Flächenverteilung der Windgeschwindigkeiten in 10 m Höhe
12. WINDPOTENTIAL AM STANDORT
Freie Anströmbarkeit aus der Hauptwindrichtung
Wind
2H
Turbulenter
Strömungsbereich
H
20 H
H: Höhe des Windhindernisses
Turbulente Strömungen werden kaum in elektrische Energie umgewandelt.
14. ERGEBNISSE DER WINDMESSUNG
• Mittlere Jahreswindgeschwindigkeit
in Nabenhöhe, angegeben in m/s
• Windrichtung
veranschaulicht in sog. Windrose
• Windhäufigkeitsverteilung
bedeutend wegen des
überproportionalen Anstiegs
der Windleistung mit der
Geschwindigkeit
Bildquelle: Deutscher Wetterdienst
15. 3. TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN
• Bauformen
horizontale und vertikale Rotoren
• Leistungsverhalten
Anlaufgeschwindigkeit, Nennleistung und
Leistungsbegrenzung
21. ERLÖSE
AUS DEM ERZEUGTEN WINDSTROM
- EEG-Einspeisevergütung für Windstrom: 8,8 ct/kWh
- Strompreise bei 25 (+ x) ct/kWh
weitere jährliche Preissteigerungen realistisch
Mehrerlös bei Eigenverbrauch des Windstroms
Ziel: Eigenverbrauch maximieren
- Nennleistung der Windanlage nur so hoch wie nötig
- Windstrom zur Deckung der Grundlast
24. PARAMETER DER
WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG
• Drei Szenarien:
- 3 m/s in Nabenhöhe
- 4 m/s in Nabenhöhe
- 5 m/s in Nabenhöhe
• 3 % Strompreissteigerung
• 3 % Betriebskostenentwicklung (Inflation)
• Inbetriebnahme März 2013
• Verschiedene Eigenverbrauchsanteile:
(Eigenverbrauchsquote = Anteil des Eigenverbrauchs am selber erzeugten
Windstrom)
- 0 % Netzeinspeisung des Windstroms gegen EEG-Vergütung
- 50 % Eigenverbrauchsquote
- 75 % Eigenverbrauchsquote
- 100 % Eigenverbrauchsquote
25. WIRTSCHAFTLICHKEIT BEISPIELANLAGE
Windenergieanlage – 10 kW
Rotordurchmesser (m)
12,0
Rotorfläche (m²)
113,0
Investition (€)
70.000,00
Investitionskosten bezogen auf Leistung (€/kW)
7.000,00
Jährliche Betriebskosten (€/a)
1.000,00
Jahresstromertrag (kWh/a) bei
3 m/s
10.000
Jahresstromertrag (kWh/a) bei
4 m/s
16.000
Jahresstromertrag (kWh/a) bei
5 m/s
29.000
Ertragsdaten basierend auf dem Small Wind Turbine Yield Estimator V3.2010
(Berechnungstool für Kleinwindenergieanlagen, frei downloadbar)
29. BEGÜNSTIGENDE FAKTOREN FÜR DIE
WIRTSCHAFTLICHKEIT
• Hohe Eigenverbrauchsquote
Der direkte Verbrauch vor Ort spart den Strombezug vom
Energieversorger.
Je weniger Strom eingespeist wird, desto höher ist der Wert des erzeugten
Windstroms.
• Höhere Strompreissteigerungen
Berechnungen basieren auf 3 % p. a.
Aber: durchschnittliche Steigerung der letzten 10 Jahre: > 5 % p. a.,
Steigerungen von 2012 auf 2013 von rund 12 %
• Höhere Windgeschwindigkeit
3. Potenz der Windgeschwindigkeit:
Verdopplung bedeutet achtfache Windleistung.
• Binnenland-Windanlage
Nennleistung schon bei niedrigen Windgeschwindigkeiten,
große aerodynamisch relevante Rotorfläche
32. WIRTSCHAFTLICHKEIT
BLEI-SPEICHER - BEISPIEL
Beispiel:
–
–
–
–
5 kWh-Speicher (Nennkapazität)
50 % Nutzkapazität ( 2,5 kWh)
Kosten: Speicher installiert ca. 500 €/kWh ca. 2.500 €
Lebensdauer: 10 Jahre (2.000 Zyklen)
Jährlich gespeicherter Strom: 500 kWh/a
Über Lebensdauer:
5.000 kWh/10a
Betriebskosten:
0,50 €/kWh
33. 5. FAZIT KLEINWINDENERGIEANLAGEN
Eigenen Bedarf decken
Einspeisung minimieren
Nur so groß wie nötig dimensionieren:
Nennleistung ≤ Grundlast
Unabhängigkeit von steigenden Energiepreisen
erlangen
Der wirtschaftliche Betrieb von Kleinwindanlagen
ist möglich!
34. IHRE FRAGEN ?
Kontakt
C.A.R.M.E.N. e.V., Schulgasse 18, 94315 Straubing
Tel.: +49 (0)9421 960-300, Fax: +49 (0)9421-960-333
contact@carmen-ev.de, www.carmen-ev.de