Windrad zur Stromerzeugung selber bauen

Planung und Hintergrundwissen zum DIY-Windrad

Du willst ein Windrad selber bauen, um deine Stromversorgung aufzustocken? Dann hast du sicherlich erstmal ein paar Fragen, bevor du loslegst.

Wie funktioniert ein Windrad?

Der Begriff Windrad – sofern nicht das Kinderspielzeug gemeint ist – ist eine umgangssprachliche Bezeichnung für eine Windkraftanlage. Eine Kleinwindkraft-Anlage, wie wir sie in unserer exemplarischen Anleitung vorschlagen, funktioniert im Prinzip wie die großen Windräder, die mittlerweile überall in der Landschaft zu sehen sind. Der einzige Unterschied besteht in der Höhe und in der Leistung.

Energielieferant ist der Wind: Trifft er auf die Rotorblätter, beginnen sie, sich zu drehen. Dadurch wird ein Generator im Innern des Windrads in Gang gesetzt, der die Bewegungsenergie in Strom umwandelt. Der Strom kann dann entweder ins Netz eingespeist oder selbst verbraucht werden.

Welche Arten von Windrädern gibt es?

Mini-Windräder, die korrekt Kleinwindkraft-Anlagen heißen und für den Gebrauch durch Privatleute gedacht sind, gibt es mit horizontaler oder mit vertikaler Rotorachse.

Weiterhin unterscheidet man zwischen Schnell- und Langsamläufern. Langsamläufer besitzen viele Rotorblätter. Dadurch kommen sie auf eine niedrige Drehzahl. Ein Beispiel dafür ist das Western-Windrad, das man aus vielen US-amerikanischen Filmen kennt. Schnellläufer haben dagegen nur zwei bis vier schmale Flügel, die aerodynamisch geformt sind und eine deutlich höhere Drehzahl erreichen.

Welche Leistung erzielt eine Kleinwindkraft-Anlage?

Während kleinere DIY-Windräder zum Aufladen von Handy und Tablet genutzt werden, erzielen größere Anlagen mit einem Rotordurchmesser zwischen 3,50 und 7 m eine Leistung von bis zu 5.000 Watt. Entscheidend für den Ertrag sind die Windbedingungen: An einem windreichen Standort, etwa an der Küste, können sie bis zu 10.000 kWh Strom erzeugen. Das ist in etwa so viel, wie man bei einer Photovoltaik-Anlage mit 10 kW Leistung erwarten kann. Im Binnenland ist der Ertrag mit bis zu 5.000 kWh etwas geringer.

Welche Voraussetzungen gibt es für den wirtschaftlichen Betrieb?

Wenn du Windstrom selbst erzeugen möchtest, solltest du vorher eine Wind- und Standortanalyse durchführen. Gerade in dicht bebauten Gegenden herrschen schwierige Windbedingungen: Oft verhindern Barrieren wie Bäume oder Gebäude, dass das Windrad frei angeströmt werden kann.

Für die effiziente Nutzung eines Windrads sollte die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit bei 4 m/s liegen. Dabei gilt: Je höher die Windgeschwindigkeit, desto höher die Energieausbeute. Wie hoch das Windpotential in deiner Region ist, kannst du mit dem Global Wind Atlas herausfinden. Stelle eine Höhe von 10 m ein.

Du kannst auch eine Windmessung am geplanten Standort durchführen. Für kleinere Anlagen ist ein Windsensor ausreichend. Dieser kostet rund 350 EUR. Für größere Anlagen empfiehlt sich eine bessere Messtechnik, die mit rund 1.000 EUR zu Buche schlägt. Die Windmessung sollte über einen Zeitraum von mindestens einem halben Jahr erfolgen.

Befestige die Windturbine am besten an einem freistehenden Mast oder Turm im Garten, der fest mit dem Boden verankert ist. Eine Montage auf dem Dach ist ebenfalls möglich, sofern es sich um ein hoch gelegenes Flachdach handelt. Geneigte Dächer sind dagegen eher ungünstig.

Brauche ich für ein Windrad zum Selberbauen eine Baugenehmigung?

Ob eine Baugenehmigung notwendig ist, hängt davon ab, in welchem Bundesland du eine Windkraftanlage bauen willst und in welcher Höhe. In vielen Bundesländern sind kleine Windräder mit einer Höhe von bis zu 10 m genehmigungsfrei. Für größere Anlagen gibt es unterschiedliche Regelungen. Generell ist es schwieriger, in Wohngebieten eine Baugenehmigung zu erhalten als in Gewerbegebieten oder im ländlichen Raum. Es ist zudem sinnvoll, die Nachbarn vorab über das Vorhaben zu informieren.

Welche Vorteile hat der Eigenbau vs. Bausatz beim Windradbau?

Im Handel gibt es spezielle Bausätze, die bereits alles beinhalten, was du für dein Projekt benötigst. Die Teile sind dabei genau aufeinander abgestimmt, du musst sie nur noch nach Bauanleitung zusammensetzen. Meist erhältst du auf das Windrad sogar eine Garantie. Der Nachteil: die Kosten.

Wer sich intensiver mit der Thematik auseinandersetzen möchte und Spaß am Basteln hat, der kann sein Windrad auch komplett selbst bauen. Dabei lassen sich viele Bauteile upcyceln, sodass die Kosten überschaubar bleiben. Weiterer Vorteil: Du kannst das Windrad perfekt an die Voraussetzungen bei dir vor Ort anpassen.

Kleinwindkraft-Anlagen im Selbstbau: Welcher Windgenerator ist der richtige?

Herzstück jeder Windkraftanlage ist der Generator. Erst durch ihn wird die Windenergie nutzbar. Bei deinem DIY-Windrad kannst du auf verschiedene Fertigbauteile zurückgreifen. Die meisten Generatoren arbeiten mit Gleichstrom. Am besten wählst du ein Modell, das für eine hohe Spannung, starken Strom und eine niedrige Rotationsgeschwindigkeit geeignet ist. Es müssen über einen längeren Zeitraum 12 V generiert werden. Wenn du normale 230-V-Haushaltsgeräte betreiben möchtest, benötigst du noch einen Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.

Einige Selbermacher nutzen für ihre kleine Windkraftanlage beispielsweise gewöhnliche KfZ-Lichtmaschinen. Der Rotor wird unter Beachtung der Drehrichtung auf die Welle montiert. Auch Schrittmotoren, wie sie beispielsweise in alten Druckern zu finden sind, eignen sich als Generatoren. Achtung: Schrittmotoren erzeugen Wechselstrom.

Willst du Kinder spielerisch in das Projekt einbinden, bietet sich ein einfacher Fahrraddynamo als Generator an. Mit der erzeugten Energie lassen sich beispielsweise zwei kleine Mignonakkus laden oder eine Lampe betreiben. Die Wechselspannung wandelst du über einen Brückengleichschalter in Gleichspannung um. Wer Lust hat, kann sich gleich die passende Leuchte selber bauen, etwa mithilfe unserer DIY-Anleitung für eine Tischlampe aus Holz.

Im Internet findest du auch zahlreiche Anleitungen, wie du einen Windgenerator selber bauen kannst. Die Grundlage dafür bilden zwei Scheiben. Auf der einen werden Magnete kreisförmig angeordnet, und zwar so, dass die Polung wechselt. Die andere Scheibe wird mit selbstgewickelten Spulen aus Kupferdraht bestückt. Alle Spulen sollten dabei gleich dick sein. Die beiden Scheiben werden so angebracht, dass der Rotor später die Magnetscheibe bewegt. Die Spulenscheibe steht dagegen fest.

Was ist bei den Flügeln eines DIY-Windrads zu beachten?

Die Windradflügel, auch Rotorblätter genannt, müssen gut ausbalanciert und möglichst identisch sein. Nur so läuft der Rotor später wirklich rund. Es bieten sich verschiedene Materialien an:

• Holz: Das Holz sollte möglichst trocken und hart sein und nur wenig arbeiten. Gut eignet sich Eschenholz oder mehrfach fest verleimtes Fichten- bzw. Kiefernholz.
• Metall: Metall ist langlebig und stabil, lässt sich jedoch schwieriger verarbeiten.
• Kunststoff: KG- oder HT-Rohre besitzen bereits die perfekte Krümmung, damit die Luft auf der einen Seite schneller strömen kann als auf der anderen. Zudem lässt sich das Material genauso einfach bearbeiten wie Holz. Auch alte Werbeschilder aus PVC geben stabile Rotorblätter ab.

Die Flügel montierst du in gleichen Abständen auf einer Scheibe. Du kannst auch eine ausrangierte Fahrradfelge zur Befestigung nutzen.

Kosten: Windrad bauen

Kleine DIY-Windräder lassen sich bereits für weit unter 100 EUR realisieren. Ein Schrittmotor, wie wir ihn in unserer Anleitung verwendet haben, kostet online beispielsweise nur knapp über 10 EUR. Meisten musst du nur wenige Materialien neu kaufen. Viele Bauteile bekommst du entweder kostenlos oder für kleines Geld bei Werkstätten, auf dem Schrott oder über Kleinanzeigen-Portale. So sind wir bei unserem Windrad auf rund 60 EUR gekommen. Allerdings ist für das Upcycling auch handwerkliches Geschick erforderlich.

Bausätze liegen – je nach Ausführung und Leistung – zwischen 500 und 3.000 EUR. Damit sind sie immer noch deutlich günstiger als fertige Windräder, die im Schnitt 5.000 EUR pro Kilowatt Leistung kosten.

Weitere DIY-Upcycling-Ideen

Wenn du gerne alten Dingen neues Leben einhauchst und generell nachhaltiger heimwerken willst, sieh dir unsere vielen kreativen DIY-Upcycling-Ideen an. Toll für draußen: eine Rankhilfe zum Selberbauen aus alten Gartengeräten, ein Upcycling-Hängesessel, den du an einem stabilen Ast befestigen kannst, oder ein DIY-Nistkasten aus einer Holzuhr.

Apropos: Wer als Tierfreund zum Naturschutz beitragen will, kann ein Insektenhotel bauen, ein Wildbienenhotel anlegen, ein Igelhaus selber bauen oder mit einem DIY-Fledermauskasten für Diversität im eigenen Garten sorgen.