Kleinwindkraft

Tagebuch meiner kleinen 2kW eigenkonstruierten Windkraftanlage

06.10.2007

Endmontage der Anlage und Inbetriebnahme.

07.12.2007

Wechselrichter bei Testprogramm zerstört.

27.12.2007

Neuen Wechselrichter mit angepassten Parametern in Betrieb genommen.

29.12.2007

Wechselrichter zeigt deutlich zu hohen Eigenbedarf an. Nach Rücksprache mit allen Beteiligten Entscheidung getroffen, dass diese Art von Wechselrichtern nicht am Serienprodukt eingesetzt wird.

01.01.2008

Alternativ I Wechselrichter in Betrieb genommen.
Regelverhalten im MPP Bereich deutlich zu langsam, Betriebsfenster lediglich 30V.

09.02.2008

Alternativ II Wechselrichter in betrieb genommen.
Betriebsfenster von 30V auf 130V erhöht.

22.02.2008

Wechselrichter produziert das erste mal Nennleistung 1980W
Später am Abend starker Sturm. Anlage zu Testzwecken in Betrieb gelassen um Verhalten von Wechselrichter und Anlage zu testen. Alles super verlaufen.

27.07.2008

Anlage jetzt seit mehreren Monaten im Betrieb beobachtet. festgestellt, dass die Windfahne zu klein ausgelegt ist, und daher die Anlage beim Aufbauen des Generatorischen Momentes sich zu weit und zu leicht aus dem Wind dreht. Um dem entgegenzuwirken die Anlage demontiert und eine Flächenmässig grössere Windfahne angefertigt und montiert. (in Arbeit).
Der erste Eindruck der Komponenten nach dem bisherigen Betriebszeitraum war überaschent gut, der Generator hatte keinerlei Lagerprobleme, die Flügel haben nur minimalste Schäden mit denen die Anlage weiter Betrieben werden kann.

08.03.2009

Zwischenzeitlich eine ganze Reihe von privaten Herausforderungen welche es leide nicht zuliessen das ich mich gebührend weiter um die Anlage kümmern konnte. Aus diesem Grund den Generator für einen gewissen Zeitraum der Forschungs und Entwicklungsabteilung der German Gaspower Systems zur Verfügung gestellt.
Die Flügel nochmals überarbeiten Lassen und eine Negativform von Ihnen angefertigt.
Generator heute wieder am Turm montiert
Flügel heute wieder an der Nabe und Generator montiert.

11.04.2009

Heute die neue Windfahne mit vergrösserter Oberfläche montiert und Anlage wieder aufgerichtet.
Ist jetzt wieder auf der Webcam zu sehen.
Es muss noch das Leistungskabel an der Klemmstelle am Turmfuss wieder angeschlossen und der Wechselrichter wieder montiert werden dann kann die Phase der elektrischen Optimierung beginnen (zur Verfügung stehendes Kapital vorausgesetzt).

11.08.2009

Aufgrund von aufgetretenen metallischen Geräuschen bei Starkwind, die vermutlich von der Lagerung der Windfahne kommen, die Anlage auf die Seite gelegt. Die Untersuchung ergab, dass die Lagerung des Windfahnenausleger ausgeschlagen ist. Als Problemlösung muss eine dauerfeste Gleitlagerung oder Gummipassung eingesetzt werden.
Bei dieser Gelegenheit die Rotorblätter auf Schäden hin untersucht. Nur an den letzten cm. der Vorderkanten geringfügig Erosion mit Flächen kleiner 3mm.

Arbeiten an der Windfahne dauern an.

15.10.2009

Neue Lagerung der Windfahne Fertigstellen lassen, Windfahne wieder montiert und Anlage wieder im Betrieb genommen (Alle Montage und Aufstellarbeiten konnten von einer Person durchgeführt werden). Entgegen meiner ursprünglichen Annahme das die auftretenden Kräfte am Drehpunkt zwischen Windfahne und Generator durch eine einfache Stahldurchführung aufgenommen und abgeleitet werden können, kommen jetzt zwei Rillenkugellager mit einem Lagerabstand von ca. 125mm zum Einsatz. Die untere und obere Auflage wird jeweils durch eine auf Maas gedrehte Scheibe realisiert, welche die Haltekräfte direkt vom Generatorgehäuse auf den Lagerinnenring überträgt.

07.01.2010

Bei dem starken Wind in den vergangenen Tagen hat sich das Wiederlager des Heckauslegers deformiert, was dazu geführt hat, dass die Anlage ständig ca. 10° aus dem Wind steht.
Ein erneutes demontieren ist in den nächsten wochen erforderlich.

12.04.2010

Festgestellt, dass die azimutlagerung ausgeschlagen ist und der Generator zeitweise „klappert“. Bei der anstehenden Nacharbeitung des Auslegers muss die Azimutlagerung genau kontroliert und ggf. überarbeitet werden.

17.09.2010

Festgestellt, dass die Anlage steht. Eine überprüfung der Anlagenelektronik ergab, dass die Gleichrichterelektronik einen defekt enthält. Die Elektronik muss instandgesetzt werden.
01.12.2010
Gleichrichterelektronik von einem befreundeten Elektrotechnikerhandwerksmeister (danke Niko !lol) instand setzen lassen und heute wieder installiert. Leider kein Wind zum testen.
Die Analyse der Komponente hat ergeben das ein Kondensator, zwei Dioden und ein NTC Widerstand durch Überstrom zerstört worden war.
05.12.2010
In den vergangenen Tagen ist Wind zum testen aufgekommen. Leider ist die Gleichrichterplatine stärker geschädigt als ursprünglich angenommen. Der Eingangswiderstand ist deutlich zu niederohmig, so das die Anlage nicht in einen Drehzahlbereich kommt in dem nutzbares Drehmoment aufgebaut werden kann.
Ich werde daher die Gleichricherplatine neu bauen müssen…
(Oder jemaden bitten dies zu tun… !shy )

10.05.2011

Vor einer Woche die Entscheidung getroffen die Anlage zu demontieren und zu verkaufen.

Anlage heute demontiert und im Internet zum Verkauf angeboten.

Zusammenfassung (Erfahrungsbericht Kleinwindkraft)

An dieser Stelle möchte ich gerne interessierte Menschen darüber informieren, welche Erfahrungen ich mit meiner kleinen 2000W Windkraftanlage gemacht habe von der Planung bis zum Abbau.

2006: Die ersten Ideen.
Mit einem ehemaligen Kollegen zusammen (hallo Christian…) haben wir überlegt, ob man nicht eine kleine Anlage zusammen bauen kann, die in den Garten passt und ein bischen die Stromrechnung reduziert.

Bis zur fertigen Planung wurde dann folgendes festgelegt.
1. alle Anlagenbauteile sollten nicht länger als 3m sein damit man die Anlage über Baumärkte vertreiben kann.

2. die Installation sollte ohne grosse Fundamente und ohne grosses technisches Equipment erfolgen (mit Seilen abgespannter Turm).

3. Die Anlage sollte ihren Strom direkt in das Hausnetz einspeisen um wirtschaftlich zu sein (Einspeisung ins Netz nach EEG ca. 7ct. Eigenverbrauchersparniss ca. 20ct).

4. Die Umrichtertechnik sollte Netzgeführt und DIN VDE zugelassen sein um bei den EVU´s keine Probleme zu bekommen.

5. Die Anlage sollte mit zwei redundanten Bremssystemen ausgestattet sein um Marktbegleitern gegenüber im Vorteil zu sein.

6. Der Anlagenpreis sollte 50% günstiger sein als PV-Anlagen mit vergleichbarer Leistung (Anlagenpreis von 4000 Euro wurde avesiert)

7. Der Generator sollte als NeFeB permanenterregter Generator ausgeführt sein um auch bei geringer Drehzahl bereits Leistung entnehmen zu können (The Switch mit Vollumrichter in klein).

Nach den ersten Zeichnungen und Planungen habe ich einige deutsche Hersteller gefragt, was es mich als kleinen Hobbyentwickler kosten würde, wenn ich die ein oder andere Komponente bei denen fertigen lassen würde. Die ersten Kostenabschätzungen lagen seinerzeit bei ca. 12.000 Euro.

Das war das finanzielle aus der Planung.

Einer der Dozenten  der Meisterschule (der Beste von allen…) erzählte in einer Pause davon, dass er Teile günstig in China einkauft über das internetportal Alibaba und ich mich doch dort mal umsehen soll bzgl. Herstellern.
Die Anfrage bei Alibaba ergab, dass man meine Anlage für unter 3000 Euro komplett bauen könnte.
Glücklicherweise war das Geld gerade aus einem Lottogewinn vorhanden (war tatsächlich so) und ich habe die Herstellung nach meinen Plänen die ich nach China gemailt hatte beauftragt.
Vier Wochen später war die Anlage versandfertig und wurde von mir in Hamburg im Hafen angelandet und selber importiert (nicht zu empfehlen wenn man nich Spediteur ist, ich habe sechs Stunden im Zoll gestanden, und man kann sich nicht vorstellen was passiert, wenn man keine Rechnung für was hast was man importiert, sondern nur ne e-mail in der dman locker gesagt ha,t was das kostet…. Dafür gibt es leider kein deutsches Formblatt….)

Paralel zu der Konstruktion und Bestellung habe ich versucht zu klären, wie es mit der baurechtlichen Situation aussieht. Die Anfrage bei der Gemeinde ergab, dass ich Gutachten im Umfang von ca. 6.000 Euro zusammen mit einem Antrag abzugeben habe. Auf Nachfrage nach der Verhältnissmäsigkeit bei einem invest von ca. 2.500 Euro antwortete man mir (ziemlich patzig), dass ich mich an den Kreis wenden soll, da die Gemeinde nur am Rande beteiligt wird. Beim LK das selbe nochmal. Ich habe dann versucht, bei der Landesregierung zu bewirken, dass im Anhang der Landesbauordnung im Register der Baugehnemigungsfreien Objekte Windkraftanlagen mit einer Nabenhöhe von maximal 10m aufgenommen werden. Eine einzelne Nachfrage kam seinerzeit aus der Regierung in der gefragt wurde für welchen Interessenverband ich diesen Antrag stelle und wie viele Mitglieder dieser hat.
Nun ja, da zu dem Zeitpunkt keiner da war (auch nicht der BWE) wurde das Thema abgelegt in Ablage R
In einigen Bundesländern ist es allerdings in der Tat so, dass diese Anlagen keiner Genehmigung bedürfen. Niedersachsen ist noch nicht so fortschrittlich.
Also habe ich alle meine Nachbarn informiert und mir ein o.k. eingeholt.  Und es handelt sich ja auch um eine Versuchsanlage mit einer überschaubaren Betriebsdauer 😉

der Transport mit PKW Anhänger war kein Problem und die Maße waren wie vorgegeben.

Zuhause am Installationsort angekommen war dann auspacken angesagt. Die Qualität war nicht so wie erwartet, oder besser gesagt, nicht so, wie ich die Anlage unter meinem Namen vertreiben wollte. Die Verzinkung war galvanisch. Die Schraubverbindungen waren aus nicht verzinkten Schrauben, die Materialien waren alles zusammen sehr „billig“.
also wurde vor der Installation fast jedes Teil relabled. Teile beschichtet. Schrauben verändert, Schutzbeschichtung aufgetragen usw.

Dann ging es an die Installation.

Und jetzt nach 2 1/2 Jahren Betrieb halte ich es für angemessen ein Resümee aufzustellen:

1. die Erträge der Anlage sind aktuell nach 2 1/2 Jahren bei 260kWh. Das entspricht ca. 52€. Muss man noch mehr sagen…

2. die Stabilität der Anlage: es sind ab und an (siehe Anlagentagebuch) Arbeiten an der Anlage notwendig, die einen dauerhaft ununterbrochenen wirtschaftlichen Betrieb nicht ermöglichen. Anhand der drehenden Konstruktion und der relativ hohen bewegten kinetischen Massen auch nicht anders zu erwarten. Wartung muss bei drehenden Teilen immer irgendwann erfolgen.

3. der Preisverfall der marktbegleitenden Alternativen. Die PV Anlage, die ich als erstes installiert habe im Jahre 2006 hat 2kW Leistung und kostete ca. 10.000 Euro.
Die Anlage, die ich im Jahr 2010 dazu gebaut habe in der gleichen Grösse kostete nur noch etwas mehr als 5.000 Euro, da bei nahezu gleichem Preis pro kW die Windkraft der PV immer im Nachteil ist aufgrund der schlecht prognostizierbaren Erträge bei Windkraft (ganz im gegensatz zu PV) ist das eine deutlich negative Marktentwicklung für SWT (Smal Wind turbines)

4. Schattenwurfthematik
zwar bin ich in der Situation, dass hier im Neubaugebiet noch kein Nachbarhaus steht, welches wirklich stark durch Schattenwurf beeinträchtigt ist, aber er ist vorhanden. Eine Schattenwurfabschaltung die sich einfach realisieren lässt, treibt die Installationskosten weiter in die Höhe und senkt aufgrund der Abschaltzeiten die Erträge. Auch die Aussage, dass eine andere Anlagentechnik (Vertikalrotor) keinen Schattenwurf erzeugt ist nicht richtig. Ich habe mich bei europas ökologischstem McDonalds – der in Achim an der Autobahn steht – und ebenfalls eine vertikal laufende SWT betreibt, selbst vom Schattenwurf überzeugen können (im übrigen wurde der zuerst dort installierte H-Rotor inzwischen ausgetauscht gegen einen Savoniusrotor. Weil die Erträge deutlich von den Prognosen abwichen wird spekuliert…)

Alles zusammen kann ich also aussagen, dass sich SWT im Heimanwenderbereich nicht rentieren. Es ist deutlich sinnvoller eine PV-Anlage für das Geld zu betreiben das man in die SWT investieren will. Und wenn es doch Windkraft seien soll, dann macht es mehr Sinn, sich an einer „richtigen“ Anlage der leistungsklasse >3MW  zu beteildigen. Denn einige physikalische Fakten bzgl. Windkraft lassen sich nunmal nicht ändern. 1. der horizontale Dreiflügelrotor hat den besten Betzschen Wert (Verhältniss von zugeführter zu abgeführter Energie). 2. mit jedem Meter mehr Nabenhöhe steigt die durchschnittliche Jahreswindgeschwindigkeit. Nicht umsonnst werden die Anlagen inzwischen mit Nabenhöhen bis 160m in Serie gebaut. Das macht technisch einfach Sinn, eine Anlage ohne Höhenbegrenzung zu bauen.

Daher habe ich für mich entschieden, das Thema der SWT nicht weiter zu verfolgen.

PS: Die von vielen angeführte Geräuschbelästigung durch das schnelle Drehen der Rotoren war nie ein Thema.

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