DIE INSEL

KT-Dach2

 

Auf dem Dach des Turms des KT-Gebäudes steht die aus vier Solarmodulen, einem Windrad, einem Netzteil, einem Verschaltungsbrett und zwei Solarbatterien bestehende Inselanlage.

Mit Hilfe dieser Anlage können Untersuchungen vorgenommen werden um Erkentnisse darüber zu gewinnen unter welchen Bedingungen eine bedarfsgerechte Strombereitstellung durch erneuerbare Energien in Inselsystemen realisiert werden kann und welche Rolle den Speichertechnologien in diesen Versorgungssystemen zu fällt.

Die Anlage besteht aus:

  • einer Windkraftanlage und Solar-Modulen, als Erzeugungseinheiten
  • einer „virtuellen Biogasanlage“ welche die erforderliche Ausgleichsleistung(Regelleistung) aus dem Netz bezieht um die Versorgungssicherheit sicher zu stellen
  • zwei Solar-Akkumolatoren, zum Lastenausgleich
  • einem realen Verbraucherssystem (Computer im Energieseminar Büro)
  • Messeinrichtungen um Wetterdaten wie Windgeschwindigkeit/-richtung und Sonneneinstrahlung zu messen
  • Messeinrichtungen um die Stromerzeugung und -verbrauch festzustellen

Die Erzeugereinheit besteht aus vier Photovoltaikmodulen vom Typ „SolHp 50-12S “ der Firma Soltronic mit je 50 Wpeak Leistung. In unserem System wurden je zwei Module in Reihe geschaltet um die notwendige Systemspannung von ca. 24 V zu erreichen. Die Ausgangsspannung des Photovoltaiksystems wir dabei über einen Laderegler geregelt.

Bei dem Windrad handelt es sich um die Air-X in 24 Volt Ausführung. Die Air-X besitzt einen besonders Reibungsverlustarmen bürstenlosen Permanentmagnet-Generator. Weiter ist in der Air-X ein Mikroprozessor und ein Spannungsregler verbaut. Der Mirkoprozessor stellt den Generator durch Abgleich mit der aktuellen Windgeschwindigkeit auf optimale Leistungsausbeute ein. Der Spannungsregler der Air-X gleicht permanent die Spannung der Speicher bzw des Systems ab und regelt gegebenenfalls das Windrad ab so das kein Strom mehr fließt. So regelt der Spannungswandler ab wenn die Akkus und die System Spannung den Wert von 28,8 V überschreitet.

Das Netzteil, dass die „virtuelle Biogasanlage“ simuliert ist auf eine kritische Systemspannung von 23,8 Volt eingestellt bei der das Netzteil anspringt und durch einen Stromfluss die Systemspannung aufrecht erhält.

Der Speicher wird durch zwei verschlossene Bleiakkus „SBV Bloc 12-100“ der Firma Banner mit einer Nennspannung von 12 V und ein Kapazität von je 100 Ah gebildet.

Die Erzeugereinheit, Netzteil und der Speicher sind über ein Schaltbrett miteinander verschaltet an dem auch die elektrische Energie für die Versorgung des Wechselrichters und damit des Rechners im Büro abgegriffen wird. An dem Schaltbrett laufen die Spannungsquellen an zwei Kupferschienen zusammen.

Der Wechselrichter „STECA SOLARIX PI-1100 “ ist hier an die Kupferschienen angeschlossen. Die 24 Volt Gleichstrom werden von dem Wechselrichter zu 230 V Wechselstrom gewandelt und legen von dort etwa 100 m Kabelweg zurück um schließlich einen PC im Energieseminar-Büro zu versorgen.

Messtechnik

Zur Untersuchung der Anlagenauslastung und insbesondere des Verhaltens und der Auswirkung der Speicher auf das System haben wurde ein Wago-Messsystem in die Anlage eingebaut. Durch zahlreiche Sensoren können Systemspannungen und Ströme der verschieden Einheiten(PV, Netzteil Verbraucher, etc) gemessen und aufgezeichnet werden. Die Verarbeitung der Messignale erfolgt über einen Wago-Controller, der die Daten an einen angeschlossenen Rechner übermittelt, der diese mittels eines LabView-Skripts graphisch darstellt und für jeden Tag eine Datei mit allen gesammelten Messdaten erstellt. Durch dieses System werden auch Messdaten zu Windgeschwindigkeit und Richtung sowie Solarstrahlung und Temperatur aufgenommen.

Mit Hilfe dieser Daten können Anpassungen und Versuche an der Anlage ausgewertet werden die, das Verhalten bei Veränderung gewisser Parameter zeigen.

Sicherheitstechnik

Das Versorgungskabel für das Energieseminar-Büro ist mit einer 4 A Sicherung im Turm direkt nach dem Wechselrichter abgesichert. So ist bei der Kabellänge ein Normgerechter Spannungsfall von weniger als 3% gewährleistet. Weiter ist zum Personenschutz ein FI-Schutzschalter ebenfalls direkt nach dem Wechselrichter montiert der bei einem Fehlstrom von mehr als 30mA die Leitung trennt und so den vorgeschriebenen Personenschutz gewährleistet. Im Fall einer zentralen Netzabschaltung für das Gebäude wird auch das Versorgung des Büros durch ein verbautes Sicherheitsrelais getrennt.

Um Datenverlust zu vermeiden ist im Büro ein Transferschalter montiert der im Falle einer Störung des Anlage unterbrechungsfrei auf Netzversorgung umschaltet und so den Rechnerbetrieb aufrecht erhalten kann.