Installation und Wartung eines kleinen Windkraftsystems

Der Hersteller Ihrer Windanlage oder der Händler, bei dem Sie sie gekauft haben, sollte Ihnen bei der Installation Ihrer Kleinwindanlage helfen können.Sie können das System selbst installieren – aber bevor Sie das Projekt in Angriff nehmen, stellen Sie sich die folgenden Fragen:

• Kann ich ein richtiges Zementfundament gießen?
• Habe ich Zugang zu einem Aufzug oder einer Möglichkeit, den Turm sicher zu errichten?
• Kenne ich den Unterschied zwischen Wechselstrom- (AC) und Gleichstrom- (DC) Verkabelung?
• Weiß ich genug über Elektrizität, um meine Turbine sicher zu verkabeln?
• Weiß ich, wie ich Batterien sicher handhabe und einbaue?

Wenn Sie eine der oben genannten Fragen mit „Nein“ beantwortet haben, sollten Sie sich wahrscheinlich dafür entscheiden, Ihr System von einem Systemintegrator oder Installateur installieren zu lassen.Wenden Sie sich an den Hersteller, um Hilfe zu erhalten, oder wenden Sie sich an Ihr staatliches Energiebüro und Ihren örtlichen Energieversorger, um eine Liste lokaler Systeminstallateure zu erhalten.Sie können auch in den Gelben Seiten nach Anbietern von Windenergieanlagen-Dienstleistungen suchen.

Ein seriöser Installateur kann zusätzliche Dienstleistungen wie die Genehmigung erbringen.Finden Sie heraus, ob der Installateur ein zugelassener Elektriker ist, fragen Sie nach Referenzen und überprüfen Sie diese.Möglicherweise möchten Sie sich auch beim Better Business Bureau erkundigen.

Bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung sollte eine kleine Windkraftanlage eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren oder länger haben.Die jährliche Wartung kann Folgendes umfassen:

• Überprüfen Sie die Schrauben und elektrischen Anschlüsse und ziehen Sie sie nach Bedarf fest
• Überprüfen Sie die Maschinen auf Korrosion und die Abspannseile auf korrekte Spannung
• Prüfen Sie, ob abgenutztes Vorderkantenband an den Turbinenschaufeln vorhanden ist, und ersetzen Sie es gegebenenfalls
• Austausch der Turbinenschaufeln und/oder Lager nach 10 Jahren bei Bedarf.

Wenn Sie nicht über die Fachkenntnisse zur Wartung des Systems verfügen, bietet Ihr Installateur möglicherweise ein Service- und Wartungsprogramm an.

Auch Ihr Anlagenhersteller oder Händler kann Ihnen dabei helfen, den besten Standort für Ihre Windanlage zu finden.Einige allgemeine Überlegungen umfassen:

• Überlegungen zu Windressourcen– Wenn Sie in einem schwierigen Gelände leben, achten Sie bei der Wahl des Installationsortes auf Sorgfalt.Wenn Sie Ihre Windkraftanlage beispielsweise auf oder auf der windigen Seite eines Hügels aufstellen, haben Sie besseren Zugang zu den vorherrschenden Winden als in einer Schlucht oder auf der Leeseite (geschützt) eines Hügels auf demselben Grundstück.Innerhalb desselben Grundstücks können unterschiedliche Windressourcen vorhanden sein.Neben der Messung bzw. Ermittlung der jährlichen Windgeschwindigkeiten müssen Sie auch die vorherrschenden Windrichtungen an Ihrem Standort kennen.Neben geologischen Formationen müssen Sie auch vorhandene Hindernisse wie Bäume, Häuser und Schuppen berücksichtigen.Sie müssen auch zukünftige Hindernisse wie neue Gebäude oder Bäume, die ihre volle Höhe nicht erreicht haben, einplanen.Ihre Turbine muss in Windrichtung von Gebäuden und Bäumen aufgestellt werden und sich 30 Fuß über alles im Umkreis von 300 Fuß befinden.
• Systemüberlegungen– Stellen Sie sicher, dass genügend Platz bleibt, um den Turm für Wartungsarbeiten anzuheben und abzusenken.Wenn Ihr Mast abgespannt ist, müssen Sie Platz für die Abspanndrähte lassen.Unabhängig davon, ob es sich um ein eigenständiges oder netzgekoppeltes System handelt, müssen Sie auch die Länge der Kabelstrecke zwischen der Turbine und der Last (Haus, Batterien, Wasserpumpen usw.) berücksichtigen.Durch den Drahtwiderstand kann eine erhebliche Menge Strom verloren gehen – je länger der Draht verlegt ist, desto mehr Strom geht verloren.Die Verwendung von mehr oder größerem Kabel erhöht auch Ihre Installationskosten.Ihre Leitungsverluste sind größer, wenn Sie Gleichstrom (DC) anstelle von Wechselstrom (AC) verwenden.Wenn Sie eine lange Kabelstrecke haben, empfiehlt es sich, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.

Kleine Windkraftanlagen, die in Wohngebieten eingesetzt werden, haben typischerweise eine Größe von 400 Watt bis 20 Kilowatt, abhängig von der Strommenge, die Sie erzeugen möchten.

Ein typisches Haus verbraucht etwa 10.932 Kilowattstunden Strom pro Jahr (etwa 911 Kilowattstunden pro Monat).Abhängig von der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit in der Region wäre eine Windkraftanlage mit einer Leistung im Bereich von 5–15 Kilowatt erforderlich, um einen wesentlichen Beitrag zu diesem Bedarf zu leisten.Eine 1,5-Kilowatt-Windkraftanlage wird den Bedarf eines Hauses decken, das 300 Kilowattstunden pro Monat an einem Standort mit einer jährlichen durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 14 Meilen pro Stunde (6,26 Meter pro Sekunde) benötigt.

Um zu bestimmen, welche Turbinengröße Sie benötigen, erstellen Sie zunächst ein Energiebudget.Da Energieeffizienz in der Regel günstiger ist als die Energieerzeugung, ist eine Reduzierung des Stromverbrauchs Ihres Hauses wahrscheinlich kostengünstiger und verringert die Größe der benötigten Windkraftanlage.

Die Höhe des Turms einer Windkraftanlage hat auch Einfluss darauf, wie viel Strom die Turbine erzeugen wird.Ein Hersteller sollte Ihnen bei der Bestimmung der benötigten Turmhöhe helfen.

Eine Schätzung der jährlichen Energieabgabe einer Windkraftanlage (in Kilowattstunden pro Jahr) ist der beste Weg, um festzustellen, ob sie und der Turm genug Strom produzieren, um Ihren Bedarf zu decken.

Ein Hersteller von Windkraftanlagen kann Ihnen dabei helfen, die zu erwartende Energieproduktion einzuschätzen.Der Hersteller wird eine Berechnung verwenden, die auf diesen Faktoren basiert:

• Besondere Leistungskurve einer Windkraftanlage
• Durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit an Ihrem Standort
• Höhe des Turms, den Sie verwenden möchten
• Häufigkeitsverteilung des Windes – eine Schätzung der Anzahl der Stunden, die der Wind in einem durchschnittlichen Jahr mit jeder Geschwindigkeit weht.

Der Hersteller sollte diese Berechnung auch an die Höhe Ihres Standorts anpassen.

Um eine vorläufige Schätzung der Leistung einer bestimmten Windkraftanlage zu erhalten, können Sie die folgende Formel verwenden:

AEO= 0,01328 D²V³

Wo:

• AEO = Jährlicher Energieertrag (Kilowattstunden/Jahr)
• D = Rotordurchmesser, Fuß
• V = Jährliche durchschnittliche Windgeschwindigkeit, Meilen pro Stunde (mph), an Ihrem Standort

Hinweis: Der Unterschied zwischen Leistung und Energie besteht darin, dass Leistung (Kilowatt) die Rate ist, mit der Strom verbraucht wird, während Energie (Kilowattstunden) die verbrauchte Menge ist.

An das Stromverteilungsnetz können kleine Windenergieanlagen angeschlossen werden.Diese werden netzgekoppelte Systeme genannt.Eine netzgekoppelte Windkraftanlage kann Ihren Stromverbrauch für Beleuchtung, Geräte und elektrische Wärme reduzieren.Wenn die Turbine nicht die benötigte Energiemenge liefern kann, gleicht der Energieversorger die Differenz aus.Wenn die Windkraftanlage mehr Strom produziert, als Ihr Haushalt benötigt, wird der Überschuss an den Energieversorger gesendet oder verkauft.

Bei dieser Art der Netzanbindung ist Ihre Windkraftanlage nur dann in Betrieb, wenn das öffentliche Stromnetz verfügbar ist.Bei Stromausfällen muss die Windkraftanlage aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden.

Netzgekoppelte Systeme können sinnvoll sein, wenn folgende Voraussetzungen gegeben sind:

• Sie leben in einem Gebiet mit einer durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeit von mindestens 10 Meilen pro Stunde (4,5 Meter pro Sekunde).
• Der Strom aus der öffentlichen Versorgung ist in Ihrer Region teuer (ca. 10–15 Cent pro Kilowattstunde).
• Die Anforderungen des Energieversorgers für den Anschluss Ihres Systems an sein Netz sind nicht unerschwinglich hoch.

Es gibt gute Anreize für den Verkauf überschüssigen Stroms oder für den Kauf von Windkraftanlagen.Bundesvorschriften (insbesondere der Public Utility Regulatory Policies Act von 1978 oder PURPA) verlangen von Versorgungsunternehmen, dass sie sich an kleine Windenergieanlagen anschließen und Strom von diesen beziehen.Sie sollten sich jedoch vor dem Anschluss an dessen Verteilungsleitungen an Ihren Energieversorger wenden, um eventuelle Bedenken hinsichtlich der Stromqualität und Sicherheit auszuräumen.

Ihr Energieversorger kann Ihnen eine Liste der Anforderungen für den Anschluss Ihres Systems an das Stromnetz zur Verfügung stellen.Weitere Informationen finden Sie unternetzgekoppelte Hausenergiesysteme.

Windenergie kann in netzunabhängigen Systemen, auch Inselsystemen genannt, genutzt werden, die nicht an ein Stromverteilungssystem oder Netz angeschlossen sind.In diesen Anwendungen können Kleinwindkraftanlagen in Kombination mit anderen Komponenten eingesetzt werden – darunter akleine Solarstromanlage– Hybrid-Stromversorgungssysteme zu schaffen.Hybrid-Stromversorgungssysteme können Häuser, Bauernhöfe oder sogar ganze Gemeinden (z. B. ein Wohngemeinschaftsprojekt), die weit von den nächsten Versorgungsleitungen entfernt sind, zuverlässig und netzunabhängig mit Strom versorgen.

Ein netzunabhängiges Hybrid-Elektrosystem kann für Sie praktisch sein, wenn die folgenden Punkte Ihre Situation beschreiben:

• Sie leben in einem Gebiet mit einer durchschnittlichen jährlichen Windgeschwindigkeit von mindestens 9 Meilen pro Stunde (4,0 Meter pro Sekunde).
• Ein Netzanschluss ist nicht vorhanden oder nur durch einen teuren Ausbau möglich.Die Kosten für die Verlegung einer Stromleitung zu einem abgelegenen Standort zur Verbindung mit dem Stromnetz können unerschwinglich sein und je nach Gelände zwischen 15.000 und mehr als 50.000 US-Dollar pro Meile liegen.
• Sie möchten energieunabhängig vom Energieversorger werden.
• Sie möchten sauberen Strom erzeugen.

Weitere Informationen finden Sie unter Betrieb Ihres Systems außerhalb des Stromnetzes.