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Jun 06, 2023

Ich möchte Windkraftanlagen nutzen, um mein Zuhause mit Strom zu versorgen. Ist es möglich?

Ich möchte eine eigene Windkraftanlage. Ich weiß, wie viel Kraft in einer leichten Brise steckt. Ich habe gesehen, wie mäßige Winde ein 350-Tonnen-Schiff kilometerweit über den Ozean schickten. Kleine, an der Reling des Bootes montierte Turbinen, kaum mehr als

Ich möchte eine eigene Windkraftanlage.

Ich weiß, wie viel Kraft in einer leichten Brise steckt. Ich habe gesehen, wie mäßige Winde ein 350-Tonnen-Schiff kilometerweit über den Ozean schickten. An der Reling des Bootes montierte kleine Turbinen, kaum mehr als verherrlichte Windräder, liefern tagelang Strom.

Deshalb war ich enttäuscht, als fast jeder, den ich befragte, vom Ingenieur bis zum Physiker, die Idee kleiner Heimwindkraftanlagen ablehnte. Die meisten beschrieben sie als etwas zwischen verrückter Wissenschaft und Geldverschwendung.

Wie ich später erfuhr, ist der Ruf der Kleinwindenergie als teures Schnäppchen wohlverdient. Frühe Turbinenmodelle waren anfällig für Brüche, erzeugten wenig Strom und kosteten mehr als Solarmodule.

Dann bemerkte ich etwas Seltsames. Das Inflation Reduction Act gewährt Hausbesitzern eine Steuergutschrift von 30 Prozent für Windkraftanlagen.

War das ein weiteres Almosen der Regierung? Ein Tippfehler im 750-seitigen Gesetzespaket, das letztes Jahr vom Kongress verabschiedet wurde? Oder vielleicht ist die US-Regierung bereit, mir beim Kauf meiner eigenen Windkraftanlage für zu Hause zu helfen.

Ich ging, um es herauszufinden. Kleine Turbinen kommen in eine ländliche Gegend in Ihrer Nähe. Eines Tages könnte der heimische Wind fast so vertraut sein wie Sonnenkollektoren, und sogar ein Stadtbewohner wie ich könnte ihn anschließen.

Hier ist die große Idee hinter Small Wind.

Kleine Windkraftanlagen versorgen Amerika seit Generationen mit Strom. Frühe Kolonisten nutzten Windmühlen, um Getreide zu mahlen und Holz zu schneiden. Billige Metallpumpen pumpten im 19. Jahrhundert Wasser und erzeugten später Strom auf Bauernhöfen und Ranches in den Great Plains.

Aber die heutigen winzigen Turbinen haben trotz ihrer oberflächlichen Ähnlichkeit nichts mit ihren Vorgängern zu tun. Diese aus Kohlefaser gefertigten und mit Elektronik ausgestatteten Modelle fangen weitaus mehr Energie zu geringeren Kosten ein.

Das Energieministerium definiert Kleinwind als alles von 1-Kilowatt-Einheiten, die eine Batterie laden, bis hin zu 100-Kilowatt-Windturbinen, die genug Strom produzieren können, um etwa 40 US-Haushalte mit Strom zu versorgen. Im Gegensatz dazu kann nur eine der größten Kraftwerksturbinen der Welt, ein 15-Megawatt-Gigant in Offshore-Windparks, mehr als 6.500 US-Haushalte mit Strom versorgen.

Bisher sind Kleinturbinen eine Nischenbranche. Bis in die 1980er Jahre blieb die Technologie kostspielig und unzuverlässig. Dann, als es gerade wieder aufwärts ging, überschwemmte China in den 2000er Jahren den Markt mit billigen, staatlich subventionierten Solarmodulen, was die finanzielle Attraktivität kleiner Turbinen untergrub.

Selbst nachdem die Obama-Regierung 2009 Milliarden von Dollar für saubere Energie ausgegeben hatte, wurde die Kleinwindkraft zugunsten von Solarpaneelen und großen Windparks vernachlässigt.

Das ist die Welt, in der wir uns heute befinden. Windkraftanlagen werden immer größer. Die durchschnittliche Nabenhöhe einer Windkraftanlage – der Abstand vom Boden bis zur Befestigung der Rotorblätter – beträgt etwa 300 Fuß, und ihr Rotordurchmesser – die Breite des Kreises, den die Rotorblätter überstreichen – beträgt etwa 418 Fuß, mehr als die Länge eines Fußballfeldes .

Der Grund ist einfach: Je größer die Turbine, desto mehr Strom erzeugt sie. Der Wind weht hoch über dem Boden am stärksten. Da die Leistung mit der Kubikzahl der Windgeschwindigkeit zunimmt, erhält man achtmal mehr Energie, wenn man die Windgeschwindigkeit verdoppelt. Zweitens entziehen längere Rotorblätter dem Wind auch bei niedrigen Geschwindigkeiten mehr Energie.

Das alles sind großartige Neuigkeiten – für die Windindustrie. Die Vereinigten Staaten erzeugen nach Angaben des Energieministeriums etwa 10 Prozent ihres Stroms aus Windkraft und dürften ihre Kapazität bis Mitte des Jahrhunderts verdreifachen.

Doch neue Technologien und Anreize wie die des Inflation Reduction Act könnten ein Zeitalter des schwachen Windes einläuten.

Um zu sehen, was möglich ist, rief ich Mike Bergey an, Mitbegründer der Distributed Wind Energy Association und Präsident von Bergey Windpower, einem der führenden US-Hersteller von Kleinturbinen. Das Unternehmen hat Tausende seiner 10-Kilowatt-Turbinen verkauft, von denen einige seit Jahrzehnten wartungsfrei arbeiten.

Das Unternehmen kämpfte jahrelang, aber die US-Regierung warf ihm 2012 einen Rettungsanker zu. Ein Zuschuss des Energieministeriums finanzierte die Turbine der nächsten Generation. Das 15-Kilowatt-Modell mit nur zwei beweglichen Teilen, Kohlefaserblättern und einem Rotordurchmesser von 31 Fuß habe die Stromerzeugungskosten um mehr als 50 Prozent gesenkt, sagte Bergey.

Dadurch sind seine Produkte zum ersten Mal seit mehr als einem Jahrzehnt deutlich wettbewerbsfähiger gegenüber Solarenergie geworden. Die ersten Turbinen wurden 2019 ausgeliefert, in diesem Jahr ist eine Vervierfachung der Produktion geplant.

„Das ist seit 50 Jahren der Traum“, sagt Bergey, der 2022 einen zweiten Zuschuss von Energy erhielt. „Wir gehen von der Lohn- und Gehaltsabrechnung zur Verdoppelung der Produktion über.“ Er nennt das Klima- und Infrastrukturgesetz „völlig transformativ“.

„Wir sind seit 45 Jahren im Geschäft“, sagt Bergey, „und dies ist bei weitem das beste Umfeld für saubere Energie in Amerika, das wir je gesehen haben.“

Der typische Kunde von Bergey ist ein Bauernhof oder ein anderes ländliches Unternehmen im Mittleren Westen. Er schätzt, dass seine 15-Kilowatt-Systeme gut für 8 bis 10 Millionen ländliche Haushalte in den Vereinigten Staaten geeignet sind. Obwohl die Systeme 100.000 US-Dollar kosten können, funktionieren sie wirtschaftlich, da diese Immobilien normalerweise mehr Strom verbrauchen als ein typisches Haus und sie für großzügige Anreize von etwa 30 Prozent für Hausbesitzer und bis zu 90 Prozent für Bauernhöfe und andere Unternehmen in Frage kommen.

Was ist mit einem Städter wie mir?

Ich habe Bergey gebeten, das Windkraftpotenzial meines Elternhauses in Vero Beach, Florida, sowie meiner aktuellen Adresse in San Francisco einzuschätzen.

Keines von beiden, so kam er zu dem Schluss, wird meine Träume von der Windenergie zu Hause erfüllen.

In Vero Beach, wo der Wind im Durchschnitt nur 8,6 Meilen pro Stunde weht, könnte ich schätzungsweise 13.400 Kilowattstunden pro Jahr erzeugen – etwas mehr als die Menge, die ein durchschnittlicher amerikanischer Haushalt verbraucht. Die Kosten würden jedoch weit über den Einzelhandelsstrompreisen liegen. In San Francisco, wo der Wind mit durchschnittlich 12 Meilen pro Stunde vom Pazifischen Ozean weht, könnte ich meine Erzeugung verdreifachen und den Überschuss an meinen Energieversorger verkaufen. Angesichts der hohen Strompreise in Kalifornien könnte ich die Wirtschaftlichkeit zum Laufen bringen.

Aber eines fehlte mir: Land.

Obwohl der Lärm der Windkraftanlage mit dem einer 50-Dezibel-Klimaanlage vergleichbar ist, mögen meine Nachbarn einen 100-Fuß-Turm in meinem Hinterhof möglicherweise nicht gutheißen. Bergey empfiehlt seinen Kunden zwei Hektar oder mehr, starke Winde und Stromtarife von über 14 Cent pro Kilowattstunde – der US-Haushaltsdurchschnitt lag im Juni 2023 nach Angaben der US-Regierung bei etwa 17 Cent pro Kilowattstunde.

Ich brauchte etwas Kleineres.

Dafür wandte ich mich an Crystal Shank, den Besitzer von Missouri Wind and Solar, etwa drei Stunden von St. Louis entfernt. Sie verkauft kleinere Einheiten ab etwa 2.500 US-Dollar, die in meinen Garten oder auf mein Dach passen. Im Vergleich zu den Produkten von Bergey Windpower waren diese Turbinen viel einfacher zu handhaben: Sie hatten einen Durchmesser von etwa fünf Fuß, ein Gewicht von 50 Pfund und konnten auf einem Gebäude oder einem kleinen Turm montiert werden.

Jahrelang waren ihre größten Kunden ländliche Heimbewohner oder „Prepper“ – Überlebenskünstler, die ihre Abhängigkeit von Versorgungsunternehmen verringern wollten – aber jetzt melden sich auch Hausbesitzer und Landwirte an. „Eines der lohnendsten Dinge ist es, die Installation von jemandem zu sehen und zu wissen, dass wir ihm dabei geholfen haben, sein Ziel zu erreichen und unabhängiger zu werden“, sagt sie.

Shank sagte jedoch, dass ihre Windsysteme am besten als Ergänzung und nicht als Ersatz für Solarenergie funktionieren, da der Wind nachts am stärksten weht. „Wir sind große Befürworter hybrider Systeme“, sagt sie.

Shanks Kleinwindsystem sah vielversprechend aus. Als ich die Website ihres Unternehmens durchsah, war ich von der Vielfalt der Optionen beeindruckt. Shank sagt, dass ihre Mitarbeiter die Leute durch die Installation führen werden, aber ich fand die verschiedenen Controller, Sammelschienen und Blade-Spezifikationen entmutigend. Meine andere Option – schlecht bewertete chinesische Turbinen, die bei Amazon verkauft werden – schien eine schlechte Idee zu sein.

Wenn ich auf einer Farm im Mittleren Westen leben würde, würde ich mich sofort bei Small Wind anmelden. (Hier ist ein Tabellenkalkulationsmodell des Energieministeriums, das Ihnen bei der Berechnung der Zahlen helfen soll.)

Aber als jemand, der weit außerhalb der Reichweite kleiner Winde liegt, war ich davon überzeugt, dass die entschlossensten und anspruchsvollsten Käufer die technischen Hürden und die Hürden hinsichtlich der Zoneneinteilung überwinden würden, um ihre eigenen Turbinen zu installieren.

Im Vergleich zur milliardenschweren Solarindustrie – einer ausgereiften Plug-and-Play-Technologie – bleibt die dezentrale Windenergie die Domäne kleiner Betreiber und Heimwerker.

Laut dem National Renewable Energy Laboratory wird dies jedoch möglicherweise nicht mehr lange der Fall sein.

Ian Baring-Gould, der die Kleinwindprojekte des Labors leitet, sagt, dass die Technologie neben der Solarenergie eine entscheidende Rolle in der sauberen Energiewirtschaft spielt, insbesondere im riesigen Landesinneren.

Fast 1.400 Gigawatt, mehr als die Hälfte des derzeitigen jährlichen Stromverbrauchs des Landes, könnten heute mit kleinen Windkraftanlagen profitabel gebaut werden, schätzt das Labor. Das größte Wohnpotenzial besteht in New York, Minnesota, Kentucky, Texas, Oklahoma und South Dakota.

Wenn die Preise sinken, wird die Attraktivität des Windes zunehmen. Für viele, die in ländlichen Gebieten leben, insbesondere in den nördlichen Ausläufern der Vereinigten Staaten weit oberhalb des Sonnengürtels, wäre die Wirtschaftlichkeit dieser Systeme im Vergleich zu Solaranlagen günstiger.

Doch um aus ihrer Nische auszubrechen, muss die Branche alles, von Turbinen bis hin zur Finanzierung, in Massenproduktion herstellen und in etwas Erschwingliches und Einfaches verpacken. Derzeit schätzt Baring-Gould, dass kleine US-Windturbinenhersteller nur etwa 5.000 Turbinen pro Jahr herstellen.

„Auf absehbare Zeit werden wir mehr Standorte für sie haben als Turbinen“, sagt Baring-Gould. „Standorte sind nicht die Grenze. Es ist unser Wunsch, dies zu tun, und das Wissen und Verständnis der Menschen.“

Es gibt sogar Hoffnung für Stadtbewohner. Bürgerwindprojekte – bei denen Städte oder Gemeinden ihre eigenen Kleinwindanlagen errichten – ermöglichen es jedem, von der günstigen Windenergie in seiner Nähe zu profitieren. Der von ihnen erzeugte Strom, der in der Regel den Gemeindemitgliedern gehört, senkt die Stromrechnungen aller (hier finden Sie den Leitfaden des Energieministeriums zum Beitritt zur Gemeindewindenergie). Projekte dieser Art versprechen für viele, die einst dachten, sie wären auf die Solarenergie beschränkt, die Grenze der erneuerbaren Energien zu werden.

Ich werde in naher Zukunft keine Windkraftanlage zu Hause installieren. Ich habe mir größere Ziele gesetzt.

Ein Konsortium kalifornischer Energiegruppen möchte dabei helfen, einen Offshore-Windpark in der Nähe meines Zuhauses zu finanzieren, der Städte wie meine mit Strom versorgen wird.

Wenn es soweit ist, werde ich sicher ein kleines Stück davon bekommen.

In einer früheren Version dieses Artikels wurde angegeben, dass die durchschnittlichen Stromkosten für Privathaushalte bei etwa 23 Cent pro Kilowattstunde lagen. Stand Juni 2023 waren es etwa 17 Cent pro Kilowattstunde. Der Artikel wurde korrigiert.