Windturbinen: Fragen und Antworten

Anworten auf die häufigsten Kundenfragen zu den ElvWiS® Windturbinen und deren Betrieb.


Für welche Einsatzgebiete eignen sich die ElvWiS® Windturbinen?

Die Windturbinen sind für die effiziente Stromerzeugung an Orten geeignet, die zumeist nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind. Dies können z.B. Campingplätze, Messstationen, abgelegene Gebäude (Berghütte, Gartenhaus) oder Boote sein. Die Turbinen können einerseits stationär verbaut werden und eignen sich außerdem aufgrund ihrer kompakten Abmessungen, des geringen Gewichtes und der effizienten Arbeitsweise für mobile Anwendungen. Der Vorteil dieser Nutzungsvarianten ergibt sich dabei aus der autarken Stromgewinnung, bei der kein Anschluss an das öffentliche Stromnetz vorhanden oder dieser im Vergleich einfach zu teuer und/oder zu aufwendig ist. Die Einspeisung in das Stromnetz oder die Unterstützung der Hausversorgung ist grundsätzlich möglich, ist aber zurzeit in Relation zum Anschaffungspreis zumindest finanziell eher nicht rentabel. Wenn bei solch einem Anwendungsafall die Einspeisung allerdings vorwiegend aus umweltbewussten und zukunftsorientierten Beweggründen erfolgt, dann ist dies in Hinblick auf eine emissionsarme Zukunft vorbildlich und begrüßenswert. Hier sind Anwendungsvarianten sinnvoll, bei denen es z.B. darauf ankommt, möglichst viel Energie selbst und aus bekannten umweltfreundlichen Quellen zu erzeugen bzw. die erzeugte Energie selbst zu speichern und dann für den Eigenbedarf zu nutzen.


Welche Vorteile bieten die ElvWiS® Windturbinen in Bezug auf die Energiegewinnung?

Der Anwender hat es häufig an verschiedenen Anwendungsorten mit sehr unterschiedlichen Windbedingungen zu tun. Unsere Windturbinen wurden konsequent dafür entwickelt, dass sie schon bei geringen Windgeschwindigkeiten effizient Strom produzieren können und auch bei hohen Windgeschwindigkeiten betriebsfähig bleiben. Zudem werden auch starkt wechselnde Windrichtungen nachhaltig zur Energieproduktion genutzt. Der Hintergrund dieses Konzeptes ist eine möglichst hohe Energieausbeute an verschiedensten Standorten über das ganze Jahr hinweg. Häufig erscheinen die Leistungswerte unserer Turbinen auf den ersten Blick aufgrund der vergleichsweise kleinen Rotorflächen recht gering, allerdings ergibt sich bei Betrachtung der mittel- und langfristigen Energieerzeugung ein ganz anderes Bild. In dem Wissen, dass reine Maximallleistungswerte keine gute Abschätzung des langfristig erzeugten Energieertrages ermöglichen, vermeiden wir absichtlich die Spezialisation auf eine Niedrig- oder Starkwindauslegung unserer Turbinen. Die Stärken unserer Turbinen liegen vorrangig in der universellen Auslegung auf einen breiten Windstärkebereich und anspruchsvolle Windbedingungen sowie in einem möglichst hohen System-Wirkungsgrad. Der scheinbare Nachteil der verhältnismäßig niedrigen Maximalleistung gegenüber anderen, zumeist größeren Turbinen wird dabei mittel- und langfristig durch die Kombination dieser Eigenschaften wirkungsvoll in einen Vorteil umgewandelt.


Wie laut sind die ElvWiS® Windturbinen im Betrieb?

Vorausgesetzt, die Montage der Turbine und die Justage in der Halterung wurde korrekt ausgeführt, sind die Turbinen im Vergleich zum umgebenden Windgeräusch praktisch nicht hörbar. Die in vielen unserer Videos wahrnehmbaren Windgeräusche werden ausschließlich durch den Wind am ungeschützten Mikrofon der Kamera erzeugt. Der Generator der Turbine kann bei Betrieb ein leises Surren erzeugen, welches für elektrische Generatoren bei der Stromproduktion typisch ist. Für echte Windkraftfans ist dieses Geräusch außerdem ein sicheres und gutes Zeichen dafür, dass sie gerade mit kostenloser Energie versorgt werden.


Wie unterscheiden sich die ElvWiS® Windturbinen-Modelle und -Baureihen?

Die Ausführung der Windturbine ergibt sich weitestgehend aus den Einsatzbedingungen und dann aus den persönlichen Ansprüchen und Fähigkeiten des Anwenders. Für den mobilen Einsatz eignen sich besonders die ADVENTURE-Modelle, diese sind ohne großen Aufwand aufzubauen und anzuschließen, außerdem gibt es darunter verschiedene zerlegbare Varianten, die sich sehr einfach transportieren lassen. Die ALUMINIUM-Modelle sind vorrangig für die Festinstallation konzipiert, wobei es auch fest montierbare Varianten der ADVENTURE-Turbinen gibt. Für die ALUMINIUM-Modelle brauchen Sie etwas handwerkliches Geschick beim Aufbau, dem elektrischen Anschluss und der Justage, dies fällt bei den ADVENTURE Modellen weitestgehend weg. Wenn Sie einfach möglichst viel Leistung haben möchten, dann sind Sie mit den großen ALUMINIUM-Modellen gut versorgt. Die ALUMINIUM Hybrid-Modelle empfehlen sich, wenn Sie eine Turbine für die Festinstallation benötigen, die alle Konstruktionsvorteile der ALUMINIUM- und ADVENTURE-Baureihen vereint. Hier werden wichtige Merkmale, wie eine anwenderfreundliche Montage, höchste Leistung und exzellente Materialgüte anschaulich miteinander kombiniert.
Über Merkmale wie Qualität, Aussehen, Auffälligkeit etc. können Sie ganz nach Ihren eigenen Wünschen anhand der spezifischen Artikelbeschreibungen entscheiden. Als kleine Hilfe haben wir noch unter „Hilfe/Infos“ die Seite „Die richtige Windturbine - Produktfinder erstellt, auf der wir versuchen, Sie anhand von spezifischen Fragen zu der besten Wahl Ihrer Windturbine zu leiten.


Welche Leistung kann man von den ElvWiS® Windturbinen erwarten?

Die Leistung einer Windturbine ist generell zuerst einmal von Ihrer Bauart, dem damit verbundenen Wirkungsgrad und dann vorrangig von der zur Verfügung stehenden, angestrahlten Rotorfläche und dem Windangebot abhängig. Die mechanische Leistung der Turbine ergibt sich also aus der Größe des Rotors und dessen Wirkungsgrad. Unsere bürstenlosen und rastmomentfreien Scheibengeneratoren sind optimal auf die jeweiligen Rotoren abgestimmt und erzielen Wirkungsgrade bis zu 96 % bei der Umsetzung der mechanischen Leistung in elektrische Energie, was ein sehr guter Wert ist. Für eine genaue Abschätzung der zu erwartenden Leistung finden Sie unter „Hilfe/Infos“ den „Leistungsrechner für Windkraftanlagen“, auf dieser Seite stellen wir Ihnen die modell-typischen Flächenmaße und Wirkungsgrade zur Verfügung, mit denen Sie über den verlinkten Leistungsrechner alle erdenklichen Kombinationen der verschiedenen Parameter durchspielen können. Wir geben in unseren Artikelbeschreibungen ausschließlich die Rotorleistung an, die der Rotor unter optimalen Bedingungen in mechanische Energie umsetzen kann, da die tatsächlich abgegebene, elektrische Leistung z.B. je nach Verbraucher, Laderegler und Ladezustand von Batterien stark variieren kann. Beachten Sie auch, dass der Standort und die Umgebung der Turbine die Bedingungen für die Anstrahlung mit Wind erheblich beeinflussen; die höchstmögliche Leistung kann nur bei einer freien Anstrahlung ohne Verwirbelungen erreicht werden. Schauen Sie sich hierfür auch unser Video zur Analyse eines Batterieladesystems an: "Windturbine ElvWiS II ALUMINIUM Hybrid - Freilandmessung und Analysen".

Wichtig: Die von uns angegebenen Rotorleistungen sind nicht mit der Generatorleistung zu verwechseln, bei der sich die angegebenen Leistungswerte auf den Generator unter Vollast bei Leistungsanpassung beziehen.


Wie hoch ist die Energieausbeute, die man aus dem Wind gewinnen kann?

Die maximal umsetzbare Leistung der im Wind enthaltenen Energie ist nach Betz 59 %. Jede Windturbine kann davon je nach Wirkungsgrad nur einen bestimmten Anteil in mechanische und ein gekoppelter Generator davon wiederum einen Anteil in elektrische Energie umwandeln. Um ein Gefühl für die Windkraft zu bekommen, ist es wichtig zu wissen, dass die Energie im Wind sich bei einer Verdopplung der Windgeschwindigkeit um das Achtfache erhöht. Das bedeutet, dass die Turbinen bei geringen Windgeschwindigkeiten relativ wenig Strom erzeugen können, bei höheren Windgeschwindigkeiten steigt die Stromproduktion dafür drastisch an. Aus diesem Grund ist es maßgeblich, dass der geplante Einsatzort der Turbine gerade bei niedrigen Durchschnitts-Windgeschwindigkeiten so gut wie möglich für den Wind zugänglich ist. 


Kann man die
ElvWiS® Windturbinen mit Solaranlagen kombinieren und wie geht das?

Ja, das ist sehr zu empfehlen. Zuerst einmal ergänzen sich Sonnen- und Windkraft im Jahresverlauf nahezu perfekt. Wenn weniger Sonne zur Verfügung steht, ist meistens mehr Wind vorhanden und umgekehrt. Die Windkraft hat zudem den Vorteil, dass Sie auch nachts zur Verfügung steht, was die Sonnenenergie logischerweise nicht leisten kann.
Wenn Sie z.B. eine bestehende Solaranlage mit einem 12 Volt Batteriesystem betreiben, können Sie ohne Weiteres die Turbine mit Hilfe unseres Windladereglers parallel zu dem Solarladeregler anschließen. Jedes System besitzt dann seine eigene Laderegelung und ist für sich genommen unabhängig. Aus Sicht der Batterie ist es nicht von Bedeutung, von welchem Laderegler sie geladen wird, ob mehrere Regler gleichzeitig einspeisen oder ein Regler etwas höher lädt als der andere. Es muss ggf. darauf geachtet werden, dass das Batteriesystem eine ausreichend hohe Kapazität besitzt, da die Batteriespannung sonst durch den dominanten Einspeiser so stark angehoben werden kann, so dass der Laderegler des schwächeren Einspeisers die Batterie als voll erkennt und seine Ladetätigkeit einstellt. Grundsätzlich ist aber auch dies nicht schädlich und ermöglicht auch bei kleineren Kapazitäten eine gute Ladung, wenn Sonnen- und Windkraft sich im Tagesverlauf abwechseln bzw. ergänzen. Falls Sie ein Batteriesystem mit einer anderen Spannung als 12 Volt verwenden, schauen Sie sich einfach die folgende Antwort zu den Batteriespannungen an.  


Für welche Batteriespannungen sind die
ElvWiS® Windturbinen geeignet?

Generell sind die Generatoren der vertikalen Windturbinen für eine Systemspannung von 12 Volt optimiert, hierfür bieten wir den passenden Windladeregler an. Wenn Sie andere Systemspannungen verwenden, ist die Lösung davon abhängig, ob das System aus 12 Volt Komponenten besteht. Wenn Ja, kann die Ladung an einer einzelnen 12 Volt Komponente erfolgen, wenn die Ladung über einen sogenannten Ausgleichslader/Balancer auf die anderen Batteriekomponenten verteilt wird. Diese Ausgleichslader sind für die Langlebigkeit des Batteriesystems ohnehin zu empfehlen, da hierdurch immer für einen ausgeglichenen Batterie-Ladezustand gesorgt wird. Wenn keine 12 Volt Komponenten vorliegen, kann die Ausgangsspannung mit geeigneten Geräten erhöht und dann eingespeist werden. Dies können Spannungskaskaden oder bestimmte Step-Up/Boost-Laderegler sein, die hierzu in der Lage sind.


Welche Laderegler kann man für die
ElvWiS® Windturbinen verwenden?

Der von uns angebotene Windladeregler hat sich langjährig bewährt und ist daher sehr zu empfehlen. Dieser Windladeregler enthält einen Gleichrichter und regelt die Ladung der Batterie, zusätzlich bremst er die Drehzahl der Windturbine bei voller Batterie oder getrennten Batteriekabeln kontrolliert herunter. Bei anderen Ladereglern ist wichtig, dass der Eingangsspannungsbereich groß genug ist, auch der maximale Strom (Ampere) muss verarbeitet werden können. Viele Solarladeregler trennen den Stromkreis bei vollen Batterien etc., was dazu führt, dass sich die Turbinen im Leerlauf befinden und dann unnötig schnell drehen. Die Turbinen besitzen durch Ihre Bauart bedingt zwar eine automatische Drehzahlbegrenzung, allerdings ist solch ein unkontrollierter Betriebszustand in Hinblick auf Material und Langlebigkeit nicht vorteilhaft. Auch bei MPPT-Ladereglern muss die Anwendbarkeit im Einzelfall geprüft werden, da die Arbeitsweise einer Windturbine sich sehr von der eines Solarpanels unterscheidet. So sind die MPPT-Regelungen bspw. häufig zu langsam, um den schnell wechselnden Betriebszuständen folgen zu können. Andere MPPT-Regelungen hingegen würgen die Turbine bei dem Versuch, das Maximum an Leistung aus dem Generator zu entnehmen, schlichtweg ab.


Wie führt man den elektrischen Anschluss der
ElvWiS® Windturbinen durch?

Vorab: Wenn Sie sich nicht sicher sind, wie die Verkabelung zu bewerkstelligen ist, fragen Sie unbedingt Jemanden, der sich damit auskennt oder lassen Sie dies durch einen Fachmann durchführen.

Ansonsten: Fixieren Sie den Rotor der Turbine. Der Generator produziert einen 3-Phasen Wechselstrom, verbinden Sie daher den Laderegler/Gleichrichter mit allen drei Phasen des Generator-Kabels, die Reihenfolge der drei Phasen ist bei diesem Anschluss nicht relevant. Schließen Sie dann die Kabel des Ladereglers/Gleichrichters an die Batterie bzw. den Verbraucher an (rot + / schwarz - ). Der Gleichrichter kann zwar ebenfalls zur Batterieladung verwendet werden, besitzt jedoch keine Ladezustands-Überwachung und arbeitet nicht so effizient wie ein Laderegler. Prüfen Sie deshalb regelmäßig den Ladezustand der Batterie oder verwenden Sie eine geeignete Ladezustands-Anzeige, wenn Sie den Gleichrichter zur Batterieladung einsetzen. Der Gleichrichter kann außerdem sehr gut für kleinere Gleichstrom-Anwendungen verwendet werden. Verwenden Sie eine ausreichend dimensionierte (Schmelz-)Sicherung, diese Sicherung muss in die Plusleitung (rot) nach dem jeweiligen Stromwandler eingebaut werden. Beachten Sie außerdem die Spezifikationen des Ladereglers/Gleichrichters. Nach Anschluss aller Kabel und dem Einsetzen der Sicherung lösen Sie den Rotor zur Aufnahme des normalen Betriebes.


Wie kann man mit
ElvWiS® Windturbinen eine Netzeinspeisung realisieren?

Beachten Sie zu diesem Thema auch unbedingt unsere Ausführungen im ersten Abschnitt „Für welche Einsatzgebiete eignen sich die ElvWiS® Windturbinen?“

Vorab: Die Generatoren der Turbinen erzeugen zwar einen dreiphasigen Wechselstrom, dieser ist aber für einen Direktanschluss an das Stromnetz völlig ungeeignet, da die Wechselstromfrequenz mit der Drehzahl schwankt und auch nicht auf die Netzfrequenz abgestimmt ist.

Um eine Netzeinspeisung zu realisieren, wird eine mit der Netzfrequenz synchronisierte Wechselspannung benötigt, die mit einem Netz-Wechselrichter/-Inverter erzeugt werden kann. Nebenbei muss dieser Inverter mit allen gängigen Schutzmechanismen ausgestattet sein, die für die landestypischen Anforderungen notwendig sind.
Für eine gut funktionierende Netzeinspeisung hat sich eine Kombination aus Turbine, Windladeregler, Pufferbatterie und einem Batterie-Netzinverter als praktikabel erwiesen. Diese Netzinverter sind in der Lage, die Energie direkt von einer Batterie in das Stromnetz einzuspeisen. Da auch solche Inverter einen gewissen Eigenverbrauch besitzen, empfehlen wir immer unsere größten Turbinenmodelle, um eine derartige Anwendung auch mit einem Energieüberschuss umsetzen zu können. Der Vorteil der hier beschriebenen Konstellation ist, dass Sie den erzeugten Strom auch jederzeit selber aus der Batterie entnehmen und mehrere Turbinen mit jeweils einem kostengünstigen Laderegler an dieselbe Pufferbatterie anschließen können. Sie benötigen dann lediglich nur einen einzigen, zumeist kostenintensiven Netzinverter. Zusätzlich können Sie auch Solarpanels mit entsprechenden Batterie-Ladereglern parallel an diese Batterie anschließen.
Eine Direkteinspeisung per Solar-Mikroinverter ist zurzeit scheinbar nicht effizient umsetzbar. Der Eingangsspannungsbereich dieser Inverter passt oftmals nicht zu der Abgabespannung der Turbinen und die Regelung ist meistens zu langsam und tendiert dazu, die Turbinen abzuwürgen. Dabei versucht der Inverter, wie bei einem Solarpanel, in Richtung maximale Leistungsabgabe zu regeln, was bei Solarpanelen auch mit einer verhältnismäßig einfachen Regelungsstrategie zu erreichen ist, da hier keine zusätzlichen mechanischen Komponenten vorhanden sind. Bei den Windturbinen bewirkt dies allerdings, dass der Generator unter Höchstlast gesetzt und die Turbine aus der optimalen Arbeitsdrehzahl gebremst wird, wodurch der Betrieb mit diesen Invertern sehr ineffizient wird.


Darf man die
ElvWiS® Windturbine während der Fahrt auf einem motorisierten Fahrzeug betreiben?

Nein, dies ist nicht erlaubt! Wenn Sie dies trotzdem tun, gefährden Sie unter Umständen sich und andere Personen. Die Turbinen sind für einen Betrieb bei normalen Windverhältnissen konzipiert, dazu gehören auch starke Böen und hohe Windgeschwindigkeiten bei Sturm. Bei außerordentlich schweren Unwettern, müssen auch unsere Turbinen, wie alle anderen beweglichen Gegenstände, gesichert werden. Machen Sie sich bewusst, dass die Turbinen bei 80 km/h mit einem Fahrzeug, dauerhaft Windverhältnissen wie bei Sturm ausgesetzt sind. Bei Gegenwind kommt dieser außerdem noch zur Geschwindigkeit des Fahrzeuges hinzu. Bei einer Verdopplung der Windgeschwindigkeit verachtfacht sich die Leistung im Wind, dies kann im hohen Bereich, wie von Unwettern her bekannt, dramatische Folgen haben. Außerdem: Verschwenden Sie keinen Treibstoff, Ihr Fahrzeug ist kein Perpetuum-Mobile. Sie müssen für die Windenergie, die Sie durch die Fahrt erzeugen können, wesentlich mehr Energie in Form von Treibstoff einsetzen, als Sie durch den Strom der Turbine zurückgewinnen können. Ihre Lichtmaschine erledigt die Stromproduktion in diesem Fall wesentlich effizienter.


Die
ElvWiS® Windturbine funktioniert scheinbar nicht, was kann man tun?

Normalerweise haben Sie eine ausführliche Betriebsanleitung zu Ihrer Turbine erhalten, diese enthält eine detaillierte und lösungsorientierte Anleitung zu Fehler-/Störungssuche. Bitte nehmen Sie sich die Zeit und arbeiten Sie die genannten Punkte einmal systematisch durch, oftmals sind es nur Kleinigkeiten, die zur Lösung des Problems führen. Falls Sie trotz intensiver Suche das Problem nicht eingrenzen bzw. lösen können, stehen wir Ihnen auf jeden Fall gerne zur Verfügung.    


Wie kann ich die Windstärke auch ohne Messinstrumente richtig einschätzen?

Link zur Windstärkentabelle nach Admiral Sir Francis Beaufort (1774 - 1852).


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