EIGENER STROM 10.11.2022, 09:48 Uhr

Ein Windrad im Garten oder auf dem Dach – lohnt sich das?

Sie wollen endlich unabhängig vom ständig wachsenden Strompreis sein und Ihren eigenen Strom produzieren. In unserem Ratgeber erfahren Sie, auf was Sie achten sollten, wenn Sie ein Windrad auf dem Dach oder im Garten montieren wollen und ob es sich überhaupt für Sie lohnt.

Horizontales kleines Windrad

Horizontale Windträder haben einen besseren Wirkungsgrad als vertikale Windräder.

Foto: Panthermedia.net/unkas

Während die Sonne nur tagsüber scheint, bläst der Wind am Tag und in der Nacht. Reicht dieser aus, um damit ökonomisch sinnvoll und effizient ein Windrad im Garten oder auf dem Dach des Eigenheims zu betreiben? Oder sind solche Kleinwindanlagen nur eine Spielerei? Große Windkraftanlagen deckten 2020 bereits 24 Prozent des bundesweiten Strombedarfs, doch wie sieht es mit den Mini-Windkraftwerken für den Endverbraucher aus? Für wen lohnt sich ein privates Windrad im Garten oder auf dem Dach? Hier kommt ein Überblick.

Was bedeutet Kleinwindanlage?

Im Gegensatz zu großen Windkraftanlagen stehen Kleinwindkraftanlagen direkt neben dem Verbraucher, um diesen mit Energie zu versorgen. Sie sind prinzipiell eher auf den Eigenverbrauch ausgelegt, wobei es keine allgemein anerkannte Definition von Kleinwindanlagen gibt. Am häufigsten ist die Leistung das Kriterium, das zwischen kleiner und großer Windanlage unterscheidet. Die magische Grenze sind hier 100 Kilowatt.

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Hat eine Windkraftanlage weniger als 100 Kilowatt Leistung, so zählt sie zu den Kleinwindanlagen. So sehen es der Weltwindenergieverband (WWEA) und auch die Verbände verschiedener Länder. Der Bundesverband Windenergie wiederum unterteilt Kleinwindkraftanlagen noch in drei Klassen:

  • Mikrowindanlagen mit einer Leistung zwischen 0 und 5 kW
  • Miniwindanlagen mit einer Leistung zwischen 5 und 30 kW
  • Mittelwindanlagen mit einer Leistung zwischen 30 und 100 kW

Für das Eigenheim kommen insbesondere Mikrowindanlagen in Betracht, in der Regel haben Kleinwindkraftanlagen in Deutschland nur selten eine Leistung über 30 kW. Generell gilt aber natürlich, je mehr Leistung eine Anlage besitzt, desto mehr Strom kann sie produzieren. Zumindest in der Theorie, gerade bei der Windkraft gibt es einige Einschränkungen, dazu gleich mehr.

Kleinwindanlagen lassen sich über die Leistung definieren, aber auch über die Rotorgröße oder die Höhe. In der technischen Norm IEC 61400-2 gelten zum Beispiel Anlagen mit einer Windangriffsfläche von bis zu 200 Quadratmeter zu den kleinen Windkraftanlagen. Der Rotordurchmesser darf in diesem Fall höchstens 16 Meter betragen.

Schaut man auf die Höhe der Windkraftanlagen, lohnt ein Blick auf Bau- und Genehmigungsrecht. In einigen Bundesländern sind Anlagen bis 10 Meter Höhe genehmigungsfrei. Im Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) wird für Windräder ab 50 Meter Höhe eine immissionsrechtliches Genehmigungsverfahren gefordert. Kleinwindanlagen bis zu einer Höhe von 50 Metern fallen somit unter die Bauordnung der Bundesländer.

 

Beispiele für kleine Windkraftanlagen

Mit horizontaler oder vertikaler Achse: verschiedene Bauweisen von kleinen Windkraftanlagen.

Foto: Panthermedia.net/MartinLisner

Welche Arten von kleinen Windrädern gibt es?

Grundsätzlich lassen sich horizontale und vertikale Kleinwindkraftanlagen unterscheiden, wobei sich das „horizontal“ und „vertikal“ auf die Lage der Rotorachse bezieht. Was wir im Großen meist sehen, nämlich horizontale Windkraftanlagen, funktioniert auch im Kleinen am besten. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad, bringen höhere Stromerträge und sind insgesamt wirtschaftlicher als vertikale Kleinwindanlagen. Allerdings ist eine Windnachführung notwendig.

Vertikale Kleinwindkraftanlagen haben einen geringeren Wirkungsgrad, dementsprechend sind sie weniger wirtschaftlich. Dafür arbeiten sie meist leiser und sind besser für Standorte mit turbulenten Windverhältnissen geeignet, wie wir sie häufig in Städten vorfinden. Oft werden solche Anlagen daher eher genehmigt als horizontale Windräder. Dabei kommt es immer auf den Einzelfall an, auch horizontale Anlagen können leise sein.

Insbesondere bei vertikalen Kleinwindanlagen kommen immer wieder neue Varianten auf den Markt, die einen besseren Stromertrag versprechen. So auch die Windturbine von Aeromine-Technologies. Der Hersteller verspricht, dass sie wesentlich mehr Strom erzeugen kann als herkömmliche Kleinwindkraftanlagen. Möglich soll das durch eine Verengung des Luftdurchflusses und eine dadurch höhere Strömungsgeschwindigkeit werden. Noch befindet sich die Mini-Windturbine allerdings in der Testphase. Die Zukunft wird zeigen, ob es sich tatsächlich um eine „Wundermaschine“ handelt.

Von der Nennleistung zum wirklichen Ertrag – was bringt ein Windrad im Garten?

Wir haben es an anderer Stelle bereits angedeutet, die Nennleistung einer Kleinwindanlage sagt noch nicht viel darüber aus, wie hoch der jährliche Ertrag letztlich ausfällt. Wichtig ist hierbei vor allem, wieviel Wind wirklich bei der Anlage ankommt. Heißt: in manchen Gegenden Deutschlands weht mehr Wind, in anderen Gegenden weniger. Außerdem ist der Windertrag in der Stadt in der Regel kleiner als auf dem Land, wo es weniger Störungen in Form von Häusern oder Bäumen in der Nachbarschaft gibt. Dazu gilt: Je höher der Standort, desto mehr Wind bläst.

Sie sehen, es gibt viel zu beachten, wenn Sie sich ein Windrad in den Garten oder aufs Dach stellen wollen. Nicht zuletzt geht es sicherlich auch darum, ob sich solch eine Anlage wirklich lohnt. Wenn Sie rein aufs Geld schauen und die Zeit, bis wann sich die Investition letztlich auszahlt, gibt es sicher bessere Möglichkeiten. Es geht aber auch darum, sich unabhängiger von den Stromanbietern zu machen. Wenn dann noch Spaß an Technik und Tüfteln dazu kommt, sind Kleinwindkraftanlagen auf jeden Fall eine sinnvolle Sache.

Den tatsächlichen Ertrag vorherzusagen, ist nur schwer möglich, das hatten wir bereits angedeutet. Neben der Nennleistung spielen noch die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit und die Höhe des Mastes eine Rolle. Weht der Wind nur schwach, liegt diese Geschwindigkeit bei durchschnittlich drei Metern pro Sekunde, bei einem guten Standort weht der Wind mit durchschnittlich vier Metern pro Sekunde. Bei fünf Metern pro Sekunde durchschnittlicher Jahreswindgeschwindigkeit wohnen Sie an einem idealen Standort für die Generierung von Strom aus Wind.

Was bedeutet das in Zahlen ausgedrückt?

Planen Sie eine Windanlage mit einer Nennleistung von 1,5 Kilowatt, können Sie bei schwachen Windverhältnissen mit einem Jahresertrag von unter 500 Kilowattstunden rechnen. Haben Sie ideale Windverhältnisse vor Ort, kann dieser Wert auf über 2000 Kilowattstunden steigen – und das bei gleicher Nennleistung. Für Anlagen mit einer anderen Leistung, können Sie das in etwa hochrechnen. Liegt die Nennleistung bei 3 Kilowatt, können Sie demnach etwa 1000 Kilowattstunden Strom bei schwachem Wind erzeugen und 4000 Kilowattstunden, wenn Sie in einer windreichen Gegend wohnen.

Zur Einordnung dieser Zahlen: Ein Singlehaushalt verbraucht im Jahr etwa 1500 Kilowattstunden Strom, bei zwei Personen sind es 2500 bis 3000 Kilowattstunden. Wohnen vier Personen im Haushalt können Sie mit einem durchschnittlichen Strombedarf von rund 5000 Kilowattstunden rechnen. Vernünftige Kleinwindanlagen kosten etwa 5000 Euro pro Kilowatt Leistung. Soll die Anlage eine Nennleistung von 3 Kilowatt haben, müssen Sie demnach rund 15.000 Euro investieren. Vor dem Hintergrund des heutigen Strompreises und der künftigen Preise, lässt sich errechnen, nach wie vielen Jahren sich solch eine Anlage amortisiert.

Wir möchten an dieser Stelle auf eine beispielhafte Berechnung verzichten und verweisen lieber auf die Klein-Windkraftanlagen-Website von Patrick Jüttemann. Diese bietet nicht nur sehr viele Informationen rund um kleine Windräder, sondern es gibt dort auch einen Rechner, der Ihnen eine erste Einschätzung bietet, ob sich eine Kleinwindkraftanlage auf dem eigenen Grundstück lohnt. Zum Rechner.

vertikale Windkraftanlage

Beispiel für eine vertikale Windkraftanlage ohne große Rotorblätter.

Foto: Panthermedia.net/Satakorn (YAYMicro)

Montage auf dem Dach oder auf einem Mast im Garten?

Je höher die Windstärke, desto mehr Strom lässt sich generieren. Aus diesem Grund scheidet die Montage auf dem Dach in den meisten Fällen aus. Bei Höhen unter zehn Metern arbeiten die Kleinwindkraftanlagen meist ineffizient, weil der Wind zu schwach weht.  Eine Montage auf einem Mast ist daher in der Regel die bessere Wahl. Darüber hinaus sind Einzellagen sowie Höhen- und Hanglagen bebauten Gebieten vorzuziehen.

Ob Mast im Garten oder Dachmontage: Bevor Sie sich für ein Windrad entscheiden, ist eine Windmessung zu empfehlen. Diese sollte einmal alle Jahreszeiten durchlaufen und in der Höhe und an dem Platz stattfinden, wo später die Windkraftanlage montiert werden soll. Hier einige Hinweise für einen windstarken Standort:

  • Planen Sie ausreichend Abstand zwischen Windanlage und Hindernissen ein. Ein Baum oder das Haus selbst können den Wind ziemlich einbremsen.
  • Achten Sie auf eine freie Anströmung des Windes aus der Hauptwindrichtung. In Deutschland weht der Wind meist aus südwestlicher und westlicher Richtung. Machen Sie sich dennoch vorher schlau, ob das bei Ihnen ebenfalls so ist.
  • Bei der Montage der Windanlage auf dem Dach ist die Windkraft meist nicht ausreichend, außerdem kommt es häufig zu Verwirbelungen. Masten in der Nähe des Hauses sind meist die bessere Wahl.

Lässt sich das Windrad mit Photovoltaik und Stromspeicher kombinieren?

Wer seinen Strom zu 100 Prozent autark produzieren und nutzen möchte, dem gelingt das am besten, wenn er Wind- und Sonnenkraft miteinander kombiniert und den daraus gewonnen Strom speichert für Zeiten, in denen weder die Sonne scheint noch ausreichend Wind bläst. Wichtig ist es dabei, sich bereits im Vorfeld Gedanken darüber zu machen, wie viel Strom benötigt wird und die einzelnen Komponenten der Anlage danach auszurichten.

Überschlägig können Sie davon ausgehen, dass Sie mit einer Photovoltaikanlage alleine rund 30 Prozent Autarkie erreichen können. In diesem Fall müssen Sie noch 70 Prozent des Stroms aus dem öffentlichen Netz beziehen. In Kombination mit einem Batteriespeicher steigt der Autarkiegrad auf 50 bis 70 Prozent. Schließen Sie zusätzlich noch eine Kleinwindanlage an, kann eine hundertprozentige Autarkie erreicht werden. Sofern die Anlage groß genug ist und genügend Strom produziert.

Wichtig ist dabei, dass die technischen Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind. Soll der Batteriespeicher zum Beispiel Windstrom aufnehmen können, braucht es einen AC-gekoppelten Stromspeicher, der an der Wechselstromseite des Hauses hängt. Hintergrund: Strom aus Kleinwindanlagen wird über einen eigenen Wechselrichter in Wechselstrom gewandelt. So wird er ins Hausnetz eingespeist und über diesen Weg der Batterie bereitgestellt.

Worauf ist beim Kauf kleiner Windräder zu achten?

Einige Punkte, auf die es beim Kauf von Kleinwindanlagen ankommt, haben wir bereits genannt. An dieser Stelle wollen wir die wichtigsten Stichworte noch einmal kompakt zusammenfassen:

  • Standort prüfen: Ist die Windstärke über das Jahr verteilt ausreichend, um damit effizient ein Windrad zu betreiben und genügend Strom zu produzieren? Empfehlenswert ist eine Windprüfung über alle Jahreszeiten hinweg. Nicht immer lohnt sich Windkraft.
  • Baugenehmigung einholen: Prüfen Sie bereits im Vorfeld, ob es für die geplante Anlage eine Baugenehmigung braucht. Insbesondere bei größeren und höheren Windrädern sollten Sie das Gespräch mit Ihren Nachbarn suchen. Haben Sie deren Einverständnis, klappt es einfacher mit einer Genehmigung.
  • Bauliche Gegebenheiten prüfen: Wenn Sie das Windrad auf dem Dach montieren, braucht es eventuell das Go eines Statikers. Vor allem horizontale Windräder erzeugen Vibrationen, die das Haus beinträchtigen können.
  • Auf Qualität achten: Gerade bei Kleinwindanlagen tummeln sich einige fragwürdige Unternehmen, die große Versprechungen machen und nichts halten. Achten Sie daher auf seriöse Hersteller mit hochwertiger Anlagentechnik.
  • Auf Strombedarf auslegen: Wieviel Strom benötigen Sie im Jahr, wieviel davon soll mit Windkraft erzeugt werden? Gibt es bereits eine Photovoltaikanlage, die einen Teil davon abdeckt? Beachten Sie: Je größer die Anlage, desto teurer wird sie und desto schwieriger wird es mit der Genehmigung.
  • Nennleistung nicht alles: Nicht die Leistung einer Kleinwindanlage ist entscheidend, sondern die jährlichen Stromerträge. Ein wichtiger Faktor ist die Größe des Rotors. Eine Anlage mit größerem Rotor kann durchaus doppelt so viel Strom als eine Anlage mit kleineren Rotorblättern produzieren – und das bei gleicher Nennleistung.
  • Auf Zertifikate achten: Maßgebliche technische Norm für Kleinwindkraftanlagen ist die IEC 61400-2. Nicht aussagekräftig ist eine CE-Zertifizierung, da keine unabhängige Überprüfung der Anlagentechnik stattfindet.
  • Wirkungsgrad beachten: Kleinwindanlagen mit horizontaler Achse haben einen durchschnittlich höheren Wirkungsgrad als Anlagen mit vertikaler Achse.
  • Referenzen einholen: Lassen Sie sich vor dem Kauf Referenzen zeigen, wo baugleiche Anlagen bereits realisiert wurden. Ergebnisse aus Windtunnel-Tests oder Software-Simulationen reichen nicht aus. Die Windräder sollten bereits den einen oder anderen Sturm überlebt haben.

Für wen eignen sich Kleinwindkraftanlagen?

Mit Kleinwindanlagen lässt sich zu einem Teil der eigene Stromverbrauch decken. Wirtschaftlich ist es dabei nur, wenn Sie den Strom selbst nutzen, ihn zu verkaufen, macht bei einer solch kleinen Anlage keinen Sinn. Wer mit dem Wind Geld verdienen will, sollte besser in einen großen Bürgerwindpark investieren. Tendenziell lohnen sich Kleindwindanlagen zudem mehr für Gewerbebetriebe. Erst wenn die Leistung der Anlage 10 kW übersteigt, wird es wirklich spannend, was die Wirtschaftlichkeit angeht. So ein Windrad stellt sich jedoch kaum eine Privatperson in den eigenen Garten. An einem windstarken Ort kann das aber auch ganz anders aussehen. Als Fazit lässt sich zusammenfassen: Ein Windrad im Garten ist nichts für jedermann und es gehört auch eine gute Portion Idealismus und Freude am Hobby dazu.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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