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Sparsame Ergänzung: Mit einer Hybridlösung kann Sonnenenergie helfen, Kraftstoff bei Dieselgeneratoren zu sparen.
Sonnenenergie: Photovoltaik & Solarthermie

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Diesel trifft Sonne

Text: Tobias Reiner, Benedikt Böhm, Donauer Solartechnik Foto, Grafik: Franckreporter/iStockphoto, Donauer Solartechnik
In Ländern mit instabiler Stromversorgung sichern oft Dieselgeneratoren eine grundlegende Energieversorgung. Vergleichsweise geringen Anschaffungskosten der Aggregate stehen dabei hohe Betriebskosten für Instandhaltung und Kraftstoff gegenüber, die angesichts der Entwicklung des Rohölpreises steigen. Eine Solar-Hybrid-Lösung kann helfen, den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Gegenüber 2004 hat sich der Preis für ein Barrel Öl mit mittlerweile über 100 US-Dollar mehr als verdoppelt. Auch das Problem des Transportes von Dieselkraftstoff insbesondere in entlegenen Regionen hat einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtkosten. Durch die Einbindung von Photovoltaik (PV) als zusätzliche Energiequelle könnte der Verbrauch von Dieselgeneratoren und damit die hohen Betriebskosten deutlich reduziert werden. Besonders die positive Preisentwicklung der PV-Systeme ermöglicht eine kurze Amortisationszeit.

Kosten sparen mit Sonne

Den steigenden Betriebskosten einer Energieversorgung durch Dieselgeneratoren stehen die stetig fallenden Kosten für PV-Systeme gegenüber. Hat man 2004 im Schnitt noch rund fünf Euro pro Watt veranschlagt, so haben sich die Kosten mittlerweile mehr als halbiert. Für die Bemessung des Preises von Energie, die durch PV-Anlagen erzeugt wird, müssen neben den Investitionskosten auch die Kosten für Wartung, Verzinsung und die Lebensdauer berücksichtigt werden. Abhängig von der solaren Einstrahlung am Installationsort und dem Anlagenwirkungsgrad ergibt sich somit ein messbarer Preis in Euro/kWh, der dem Energiepreis durch konventionelle Dieselgeneratoren gegenübergestellt werden kann.

In Deutschland belaufen sich die Kosten für eine Kilowattstunde bei einer Einstrahlung von etwa 1040 kWh/m²a auf rund 0,22 Euro. Erzeugt man die gleiche Energiemenge mit einem Dieselgenerator, steigen die Kosten hierfür auf rund 0,47Euro/kWh. Der Kostenvergleich zeigt den ökonomischen Vorteil bei den heutigen Randbedingungen. Dieses Potenzial besteht in vielen Ländern weltweit und je höher die solare Einstrahlung und der Preis für Dieselkraftstoff, desto größer fällt der wirtschaftliche Vorteil aus.

Technische Herausforderungen

Durch den Verzicht auf Batterien, ist die Investition in eine netzgekoppelte PV-Anlage vergleichsweise gering, setzt aber ein höchstes Maß an technischem Know-how bei der Betriebsführung und Systemsteuerung voraus. Die eigentliche Herausforderung ist die technische Konzeptionierung und Implementierung eines Diesel-PV-Hybridsystems ohne den Einsatz von Energiespeichern. Diese würden einen erhöhten Investitionsaufwand bedeuten und einen limitierenden Faktor für das Gesamtsystem darstellen, da sie temperaturempfindlich sind und nur eine begrenzte Lebensdauer haben. Durch die eingespeiste PV-Energie kann der Kraftstoffverbrauch des Dieselgenerators im Betrieb um bis zu über 30 Prozent reduziert werden.

Die Diesel-Hybrid-Lösung von Donauer Solartechnik (D:Hybrid Energy Management) stellt eine stabile, wirtschaftliche und nachhaltige Energieversorgung und den Betrieb im optimalen Arbeitspunkt des Dieselgenerators sicher und sorgt so für eine effiziente Kraftstoffverbrennung. Durch die permanente Messung und Auswertung der Anlagendaten sowie der Kommunikation mit den Wechselrichtern in Echtzeit kann die eingespeiste PV-Leistung unmittelbar reguliert werden. Dadurch werden ebenfalls Frequenz- und Spannungsschwankungen unterbunden. Im Fall einer hohen PV-Einspeisung bei vielen Sonnenstunden und einer geringen Last etwa mittags werden somit die Rückspeisung auf den Generator und eine dadurch mögliche Beschädigungen am Aggregat verhindert. Damit ist ein definierter Arbeitspunkt des Generators jederzeit sichergestellt. Im Falle massiver Lastschwankungen, wenn etwa große Verbraucher plötzlich an- oder ausgeschaltet werden, fährt der Algorithmus einen „emergency shutdown“.

Darüber hinaus misst das System permanent den Dieselverbrauch, um den positiven Einfluss der PV darzustellen. Über einen Touchscreen erfährt der Betreiber alle aktuellen Werte, die auch in einem Langzeitspeicher gespeichert bleiben.

Einer für alle

Dank herstellerunabhängigem Steuerungskonzept kann die PV-Lösung in bestehende Energieversorgungsstrukturen mit Dieselgeneratoren intergiert werden. Dabei liegt der Fokus stets auf der Reduzierung der Betriebskosten unter Garantie einer zuverlässigen Energieversorgung. Das Leistungsspektrum reicht von kleinen Hybridsystemen bis zu industriellen Großanlagen. Unter Berücksichtigung aller Projektparameter, wie dem benutzerspezifischen Lastprofil, vorhandenen Versorgungsstrukturen und dem solaren Strahlungsangebot, lässt sich das Konzept, das bei München bereits im Einsatz ist, anlagenspezifisch optimieren.

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