Lohnen sich Kleinwindanlagen?

Windkraftanlage am HofBild vergrößern

Die Energiewende ist in der Landwirtschaft schon lange angekommen. Nicht nur spezialisierte Betriebe haben in große Biogas- und Windkraftanlagen investiert. An den vielen Dächern, auf denen sich Photovoltaikanlagen befinden, ist leicht erkennbar, dass mittlerweile in der Mehrzahl der Betriebe eine Produktion so genannter alternativer Energien Einzug erhalten hat. Die Vergütung der Stromproduktion nach dem Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG) ist in allen Bereichen mittlerweile unter den Zukaufpreis gesunken, so dass der Eigenverbrauch über die Einsparung des Zukaufs mehr lohnt als die Abgabe ins Stromnetz. Entsprechend ist je nach betrieblicher Konstellation immer noch eine Investition in erster Linie in Photovoltaik interessant. Wie sieht es aber mit kleineren Windkraftanlagen am Hof aus? Können sie die Energiekosten auch bremsen und den Betrieb einen weiteren Schritt in Richtung Energieunabhängigkeit bringen. Theo Remmersmann beleuchtet die Besonderheiten bei den kleinen Windenergieanlagen (KWEA).

Das Baurecht sieht für die Landwirtschaft im § 35 Abs. 1 des Baugesetzbuches eine Privilegierung für das Bauen im Außenbereich vor, so dass sich die Betriebe dort weiter entwickeln können. Das gilt im Grundsatz auch für die Errichtung von Windenergieanlagen. Sie müssen dem landwirtschaftlichen Betrieb aber dienen, was nach einem Gerichtsurteil so auszulegen ist, dass der Betrieb mindestens 50 % des Stroms selbst verbrauchen können muss und dass die KWEA erheblich zum Einkommen des Landwirts beiträgt. Ansonsten sind die Voraussetzungen für die Privilegierung nicht gegeben und Windenergieanlagen dann nur in den dafür vorgesehenen Konzentrationszonen zulässig, die in den Flächennutzungsplänen vieler Städte und Gemeinden ausgewiesen wurden. Die 50 %-Regelung heißt nicht, dass wirklich 50 % des erzeugten Stroms auch selber verbraucht werden müssen, da der Strombedarf und die Erzeugung durch eine WEA zeitlich nicht immer zueinander passen und Schwankungen unterliegen. Die Jahreserzeugung wird hier mit dem Jahresstrombedarf in Beziehung gesetzt und darf nicht mehr als das Doppelte betragen. Damit ist für die Betrachtung, ob eine Windkraftanlage am Hof als dienende Anlage genehmigt werden kann, eine klare Obergrenze gegeben.

Die Kosten von Windkraftanlagen unterliegen einer starken Größendegression. So kann bei großen Anlagen der heute üblichen Megawattklasse mit Kosten von 1400 bis 1650 € je Kilowatt installierter Nennleistung kalkuliert werden. Bei den Kleinanlagen sind durchaus das 3 und 4-fache anzusetzen. Dabei ist das Spektrum der so genannten Kleinanlagen so weit, dass eine Klassenbildung notwendig ist, um sich besser orientieren zu können. Üblicherweise wird anhand der Nennleistung, das ist die elektrische Leistung, die unter Volllastbedingungen erzielt wird die Einteilung vorgenommen (Tabelle 1).

Tabelle 1: Größenklassen von Kleinwindanlagen

Bezeichnung Nennleistung
Mikrowindanlagen kleiner 5 kW
Miniwindanlagen 5 kW bis < 30 kW
Mittelwindanlagen 30 kW bis 100 kW

Die so genannten Mikrowindanlagen sind zwar nicht unbedingt teurer als die Miniwindanlagen, sie haben aber eine so geringe Leistungsfähigkeit, dass sie sich allenfalls für den Hobbybereich eignen und ein wirtschaftlicher Betrieb sich nicht darstellen lässt. Neben den deutlich höheren relativen Kosten von KWEA sind vor allem aber die sehr viel geringeren Bauhöhen der entscheidende Grund, dass sich die Wirtschaftlichkeit gegenüber den Großanlagen sehr viel schlechter darstellt. Da die Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe stark zunimmt und die darin enthaltene Energie mit der dritten Potenz nochmals überproportional ansteigt, kann gegenüber den großen Anlagen auch nur sehr viel weniger Energie geerntet werden. Abbildung 1:

Höher ist immer besser

Neben der absoluten Höhe spielen natürlich die Windverhältnisse am Standort eine entscheidende Rolle. Nur in einer offenen Lage mit weithin freier Anströmung des Windes oder auf exponierten Kuppen kann für Mini- und Mittelwindanlagen über die Windkraftnutzung nachgedacht werden. Selbst wenn die Nabenhöhe über die Hofgebäude und die vorhandenen Bäume hinausragt, wird der Wind aufgrund der Hindernisse und Oberflächenrauhigkeit auch über dem Gelände noch abgebremst und damit der mögliche Energieertrag stark vermindert. Mit geringen Bauhöhen ist es außerdem sehr viel schwerer die Windverhältnisse treffend vorherzusagen. In Höhen über 100 m ist das sehr viel einfacher. Hier gibt es zum Beispiel mit dem Energieatlas (www.energieatlasnrw.de) eine frei zugängliche und kleinräumig aufgelöste Datenbasis zur so genannten Windhöffigkeit in den Höhen 100, 125, 135 und 150 m, in denen sich die Rotoren der großen Windenergieanlagen drehen. In geringeren Höhen sind die Windverhältnisse kleinräumig sehr unterschiedlich, so dass sich, bevor konkret über eine Windenergieanlage nachgedacht wird, entweder eine mindestens einjährige Messung der Windgeschwindigkeit am angedachten Ort und in der vorgesehenen Höhe durchgeführt werden sollte. Alternativ kann über ein Windgutachten die Standortgüte schneller eingeschätzt werden. Bei beiden Verfahren bleibt eine Restunsicherheit, da Jahresschwankungen gegeben sind und sogar Gutachter nicht immer die Verhältnisse 100 % richtig einschätzen. Damit verbleibt ein unternehmerisches Risiko, wohingegen eine Investition ohne ausführliche Standortbeurteilung als wirtschaftliches Abenteuer mit unbekanntem Ausgang bezeichnet werden muss.

EEG-Vergütung benachteiligt Wind gegenüber Sonne

Das EEG sieht für Strom aus Windenergie für 2013 eine Vergütung von 9,27 Cent inklusive des Systemdienstleistungsbonus vor, mit der Großanlagen sich noch gut rechnen, Kleinanlagen aus besagten Gründen aber nicht. Für Strom aus PV-Anlagen liegt die Vergütung noch mit ca. 15 Cent deutlich höher und damit noch im Bereich der Produktionskosten. Dabei ist sie je nach Anlagengröße gestaffelt, so dass sich kleinere Anlagen höherer Entgelte erfreuen. Eine solche Staffelung, die kleinere Anlagen stärker fördert, gibt es auch für den Biogasbereich, nicht aber für die Windenergie. Wer also über die Stromerzeugung nachdenkt, sollte zunächst über Sonnenstrom nachdenken. Wirtschaftlich interessant wird es in allen Fällen erst, wenn der teure Zukaufstrom durch Eigennutzung verdrängt wird und sich somit Kosten von 20 Cent und mehr je kWh einsparen lassen. Nicht immer sind jedoch unbeschattete Dachflächen vorhanden oder sie sind schon mit PV-Anlagen belegt, die noch Einspeisevergütungen oberhalb der Kosten des Zukaufstroms erwirtschaften, so dass für die Eigennutzung keine Dachflächen mehr zur Verfügung stehen. Hier wäre bei einer entsprechenden Windhöffigkeit dann erstmals über eine Hofwindkraftanlage nachzudenken.

In der Tabelle 2 sind beispielhaft für Anlagen der Größenklasse 10 bis 100 kW Nennleistung deren Kosten, der Stromertrag und die Kosten je erzeugte Kilowattstunde aufgeführt. Zu Grunde gelegt wurde eine mittlere Windhöffigkeit mit 5,25 m/s in 30 m Höhe. Entsprechend der unterschiedlichen Nabenhöhen ergeben sich daraus überproportional größere Energieerträge für die höheren Anlagen. Bei einer unterstellten Lebensdauer von 20 Jahren und einer Fremdfinanzierung über 15 Jahre ergeben sich für die 10 kW-Anlage Kosten in der Größe von 30 Cent je Kilowattstunde. Damit werden die Strombezugskosten deutlich überschritten, so dass rechnerisch mit jeder erzeugten Kilowattstunde 10 Cent Verlust entstünden. Bei den 20- und 50-kW-Anlagen werden durchschnittliche Strombezugskosten im kalkulierten Beispiel um 2 Cent unterschritten, so dass bei Eigennutzung ein Vorteil entstünde. In Zeiten, in denen der Strom jedoch nicht selbst verbraucht wird, müsste er für 9,27 Cent in das Netz abgegeben werden, so dass rechnerisch runde 9 Cent Verlust mit jeder eingespeisten kWh entstehen. Damit sich unter dem Strich kein Verlust ergibt, kann ein notwendiger Eigenverbrauch errechnet werden. Nur wenn dieser überschritten wird, ergibt sich ein Gewinn. Bei den 20- und 50 kW ergibt sich mit 81 % ein sehr hoher Anteil, wo hingegen bei der 100 kW-Anlage sich bereits ab einem Eigenverbrauchsanteil von 16 % ein Plus ergibt.

Tabelle 2: Eckdaten zu Windenergieanlagen von 10 bis 100 kW

Nennleistung kW 10 20 50 100
Gesamtkosten 47190 101200 291500 346500
Nabenhöhe m 18 21 30 37
Energieertrag/Jahr kWh 12113 43748 127338 244135
Kosten der Erzeugung €/kWh 0,30 0,18 0,18 0,11
Kosten Netzbezug €/kWh 0,20 0,20 0,20 0,20
Gewinn/Verlust durch Eigenerzeugung €/kWh -,10 0,02 0,02 0,09
notwendiger Eigenverbrauch % - 81 81 16

Bei der Deckung des Eigenbedarfs haben sowohl Sonnenstrom, wie auch Windstrom das Problem, dass sie nicht verlässlich sind. So scheint die Sonne mehr oder weniger und nachts gar nicht und der Wind weht oder auch nicht. Somit kann mit beiden Techniken immer nur ein Teil des eigenen Strombedarfs gedeckt werden. Dabei liefert eine PV-Anlage über 70 % des Stroms im Sommerhalbjahr und eine Windkraftanlage den gleichen Anteil im Winterhalbjahr, da der Wind im Herbst und Winter stärker bläst. Beim Wind wird Tag und Nacht Strom produziert und bei der PV-Erzeugung nur tags mit der Spitze am Mittag. Wie hoch nun der Eigenverbrauch an der Erzeugung ist, hängt dann noch vom Betriebstyp ab. So hat ein Milchviehbetrieb mit festen Melkzeiten morgens und abends die Lastspitzen. Der Schweinemäster eher im Sommer, wenn die Lüfter im Stall viel Strom ziehen, was eher für die Solarstromerzeugung spricht. Somit stellen sich für jeden Betrieb die Verhältnisse anders dar. Nur mit einer ausführlichen Beratung können realistische Deckungsgrade des Verbrauchs aus Eigenerzeugung errechnet werden, mit denen eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erst möglich wird.

So groß wie möglich

Als einzige Anlage, die den Strom zu deutlich günstigeren Kosten produziert, erweist sich die 100 kW-Anlage. Bei der hier unterstellten Jahresproduktion von 244135 kWh käme eine solche Anlage als dienende Hofanlage nur für Betriebe mit mehr als der Hälfte an Strombedarf und somit eher für große Betriebe, in Betracht. Mit kalkulierten 11 Cent Produktionskosten je kWh ist sogar ein Niveau unter der PV-Stromerzeugung erreicht.

Nur geringe Auswahl

Obwohl sehr viele Anbieter auf dem Markt sind, bleibt eine in Frage kommende Auswahl doch sehr übersichtlich. Das liegt zum einen daran, dass sehr viele Anbieter im Bereich unter 10 kW Nennleistung zu finden sind. Sie bieten unterschiedlichste Konstruktionen an, die aber nur für Idealisten und den Inselbetrieb in Frage kommen. Bei den Miniwindanlagen bis 30 kW Nennleistung ist durchaus eine Vielfalt an Anlagen gegeben. Doch Vorsicht. Viele sind nicht wirklich solide konstruiert und halten weniger lang oder nur mit hohen Instandhaltungskosten. Zertifizierte Anlagen, die mechanische und elektrische Standards einhalten, sind hingegen nur sehr wenige auf dem Markt. Solche Zertifizierungen sollten nach Möglichkeit eingefordert werden, damit die Leistungsmerkmale auch von neutralen Prüfinstituten bestätigt sind und nicht nur dem Wunschdenken der Hersteller entsprechen. Letztlich erleichtern sie auch die Genehmigung. Bis 50 m Gesamthöhe reicht eine einfache Baugenehmigung aus. Trotzdem müssen bezüglich der Geräuschemission und der Sicherheit der Anlage Vorgaben eingehalten werden, die über die Zertifikate nachgewiesen werden können. Sehr traurig sieht es dann bei den Mittelwindanlagen ab 30 kW aus. Hier sind kaum noch Anbieter vorhanden, da die vielen Anlagenmodelle aus der Kinderzeit der Windenergie in dieser Leistungsklasse nicht mehr im Markt sind. Die bekannten Anbieter haben sich nur noch auf die Großanlagen spezialisiert. Es ist zu hoffen, dass sich wieder ein größeres Mittelwindanlagensegment im Markt bildet, damit für die geschilderten Rahmenbedingungen passende Anlagengrößen ausgewählt werden können.

Autor: Theo Remmersmann