Kleinwindkraft: Warum Windkarten bei der Planung wichtig sind
Das Windangebot hierzulande variiert stark, je nachdem welche Region man betrachtet. Das hat wiederum direkte Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit einer Windturbine. „Um das Potenzial einer solchen Anlage voll auszuschöpfen, ist es fast unerlässlich, verfügbare Windkarten zu studieren“, rät Kleinwindexperte Patrick Jüttemann. Dabei sollte der Kartennutzer allerdings die Stärken und Grenzen der verschiedenen kostenlosen Windkarten unbedingt kennen und richtig verstehen.
Ohne Wind droht eine Fehlinvestition
Der erste und wichtigste Schritt bei der Planung einer Kleinwindanlage ist die Überprüfung des Standorts auf ausreichend Wind. Der Traum von einer eigenen kleinen Windanlage im Garten oder Betriebsgelände kann nur Wirklichkeit werden, wenn genügend Wind vorhanden ist, um eine effiziente Energieerzeugung zu ermöglichen. Das klingt erst mal sehr logisch und auch einfach – ist es aber nicht immer.
Denn die Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage hängt vor allem von der Windstärke ab: Je mehr Wind, desto mehr Strom kann erzeugt werden. „Bei schlechten Windverhältnissen kann eine Kleinwindanlage schnell zur Fehlinvestition werden“, weiß Jüttemann aus vielen Praxisfällen.
Um das regionale Windpotenzial richtig abzuschätzen, bieten kostenfreie Windkarten eine gute Orientierungshilfe. Beispielsweise, mit welcher Windstärke typischerweise in einer bestimmten Region zu rechnen ist. Demnach ist das Windangebot an Küsten in der Regel meist viel stärker als im Landesinneren – und auch windstarke Höhenlagen können identifiziert werden.
Wichtig ist jedoch zu beachten, dass eine Windkarte allein nicht die Frage beantworten kann, ob der spezifische Standort vor Ort ausreichend Wind für den Betrieb einer Kleinwindanlage bietet, rät der Experte. Zusätzlich müsse daher überprüft werden, ob das Betriebsgelände oder das Grundstück eine freie Anströmung aus der Hauptwindrichtung erfährt. Denn Windkarten zeigen zwar das übliche Windpotenzial in einer Region auf, können jedoch andere wichtige Faktoren wie die Landnutzung – also Waldgebiete, Ackerflächen, bebaute Gebiete oder Wasserflächen – nur unzureichend oder nicht detailreich genug abbilden.
Es lässt sich also festhalten, dass eine Windkarte eine wertvolle erste Orientierung bietet, um das Windaufkommen in einer Region zu prognostizieren. Der Experte empfiehlt jedoch, die tatsächlichen Bedingungen am geplanten Installationsort der Kleinwindanlage zusätzlich zu überprüfen, um eine fundierte Entscheidung zu treffen.
Windgeschwindigkeit in zehn Metern Höhe
Windkarten basieren in der Regel auf jährlichen Durchschnittswerten, die aus Millionen von einzelnen Messwerten über viele Jahre hinweg gewonnen wurden. Diese Messungen stammen von Messstationen, die über das gesamte Land verteilt sind. Sie dienen dazu, aus den gesammelten Daten durchschnittliche Windverhältnisse abzuleiten.
Eine maximal präzise Einschätzung des Windpotenzials eines Standorts erfolgt über die Nutzung eines Windmessgeräts, um lokale Messungen durchzuführen. „Diese erfordert jedoch eine Investition in gute Messtechnik und ist zudem zeitintensiv, da mindestens über die windstarken Monate im Herbst und Winter Messungen durchgeführt werden sollten“, sagt Jüttemann.
Die in den Windkarten angegebene mittlere Windgeschwindigkeit eines Jahres gibt einen guten Anhaltspunkt über das Windpotenzial eines Standorts. Dabei ist zu beachten, dass die Windstärke über die einzelnen Monate variiert; im Sommer ist sie im Durchschnitt schwächer, im Winter stärker. Der jährliche Mittelwert bietet daher ein umfassendes Bild der Windverhältnisse.
Anlagenhöhe entscheidend
Ein besonders wichtiger Aspekt: Bei der Nutzung von Windkarten muss die richtige Höhe des Generators angenommen werden. Denn die Windstärke nimmt mit der Höhe zu. So ist beispielsweise der Wind in 100 Metern sehr viel stärker als in zehn Metern über dem Erdboden. Der Tipp: Wenn die geplante Windturbine eine Gesamthöhe zwischen zehn und 20 Metern hat, sollte man die Werte der Windgeschwindigkeiten in zehn Metern Höhe betrachten. Für Anlagen mit einer Gesamthöhe von 40 Metern kann es daher sinnvoll sein, sowohl die Werte für zehn als auch für 50 Meter zu kalkulieren.
Um eine kleine Windkraftanlage wirtschaftlich betreiben zu können, sollte die Windgeschwindigkeit in Rotorhöhe mindestens vier Meter pro Sekunde im Jahresmittel betragen. Oft wird eine Wirtschaftlichkeit allerdings erst ab einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von fünf Metern pro Sekunde erreicht.
DWD stellt Winddaten bereit
Der Deutsche Wetterdienst, kurz DWD, bietet Infodateien für alle, die sich über das Windpotenzial in Deutschland informieren möchten. Diese Karten zeigen die mittleren jährlichen Windgeschwindigkeiten in ganz Deutschland, in den einzelnen Bundesländern sowie für die Nord- und Ostsee. Die Daten für diese Karten basieren auf langjährigen Messungen an 218 Stationen.
Jüttemann empfiehlt: „Wer detaillierte Informationen für ganz Deutschland benötigt, sollte sich die Deutschlandkarte mit dem 200-Meter-Raster herunterladen, die eine hohe Auflösung und damit eine detaillierte Darstellung bietet.“ Für die Einschätzung des Windpotenzials am eigenen Standort sei die entsprechende Karte des Bundeslandes ausreichend.
Dabei gilt es, die Karte mit der richtigen Höhe von zehn Metern auszuwählen. Das Jahresmittel der Windgeschwindigkeit lässt sich leicht anhand der farbigen Legende auf der Karte ablesen. Ein Beispiel: So kann man an einem Ausschnitt der Zehn-Meter-Karte von Niedersachsen erkennen, dass die windstärksten Gegenden an der Küste liegen. Das Windpotenzial nimmt dann zum Landesinneren hin ab.
Als Faustregel gilt: Für die Errichtung einer kleinen Windkraftanlage sollte der Standort möglichst in einer gelben Fläche liegen, was einer Windgeschwindigkeit von vier Metern pro Sekunde entspricht. Noch besser sind rosa Flächen mit noch höheren Werten.
Globaler und digitaler Windatlas
Für die Planung einer Kleinwindkraftanlage bieten digitale Windatlanten eine benutzerfreundliche Alternative zu den PDF-Karten des DWD. Jüttemann rät daher zur Verwendung des Global Wind Atlas. Dieser digitale Windatlas ist das Ergebnis einer Partnerschaft zwischen der Abteilung für Windenergie der Technischen Universität Dänemark (DTU Wind Energy) und der Weltbankgruppe. Nutzer können mit nur wenigen Klicks die Windressourcen für einen Standort sowie viele weitere relevante Informationen abrufen – nicht nur für Deutschland, sondern für viele Länder weltweit. Es stehen verschiedene Höhen ab zehn bis 200 Meter bereit. Auch hier gilt: die passende Höhe einstellen, in der Regel zehn Meter.
Ein großer Vorteil des Global Wind Atlas: Es lässt sich auch die häufigste Windrichtung für eine Region ermitteln. Diese Information ist von entscheidender Bedeutung, da für die effiziente Nutzung eines Kleinwindrades die Hauptwindrichtung bekannt sein muss. Nur so wird sichergestellt, dass am konkreten Standort eine freie Anströmung des Windes stattfindet. Der Windatlas bietet zudem weitere Parameter an, die in statischen PDF-Karten nicht enthalten sind. Auch können Berechnungen durchgeführt werden, beispielsweise zur Windenergieerzeugung.
Aktuelle Daten zu Wetter und Windverhältnissen wie über einen Windradar sind nicht hilfreich für die Standorteinschätzung. „Sie sind nur eine Momentaufnahme und besagen nichts über den möglichen Energieertrag einer Anlage über das ganze Jahr betrachtet“, sagt Jüttemann. Man sollte sich in diesem Sinne auch nicht von einer „gefühlten Windstärke“ täuschen lassen. Ein häufiger Fehler sei, dass manche Menschen glauben, an ihrem Standort wäre immer viel Wind, weil es ab und zu stürmt. Der Blick in eine Windkarte ist da deutlich aussagekräftiger.
