Klagenfurter Hütte - Eine PV-Inselanlage

Title and Synopsis

The PV-diesel hybrid system at mountain refuge "Klagenfurter Hütte" in southern Austria secures power supply. It increases comfort and reduces running costs at the same time.

Beschreibung

Lage

Die Hütte liegt in 1663 m Höhe im Rosental bei Feistritz in den Karawanken.

Ausgangssituation

Vorher versorgte ein Dieselgenerator die Hütte. Eine gewisse Lärm- und Geruchsbelästigung der Gäste war damit verbunden und erforderte erhebliche Treibstoffkosten.

Laststruktur

Die Hütte wird von Mitte Mai bis Oktober und an den Wochenenden während der Schisaison bewirtschaftet.

Technisches Konzept

Pufferbatterien dienen als Energiespeicher der PV-Anlage. Die Verbraucher werden bei PV-Betrieb über Wechselrichter versorgt. Ihr Energieeinsparpotential wurde untersucht und das optimale Sparpotential realisiert. Die Betriebszeit des Dieselgenerators wurde durch die PV-Anlage drastisch verkürzt (Siehe Bild 2).

PV-Generator

Die verwendeten 48 Module M55 von Siemens besitzen eine Nennleistung von 2544 Wp und sind zu 3 Generatoren mit jeweils 16 Modulen in Feldverteilern zusammengeschaltet. Die Module weisen eine Bruttofläche von 0,38 m² und eine Nennleistung von 53 W auf. Damit ergibt sich eine gesamte Bruttofläche von über 18 m².

Modulbefestigung

Die Module sind auf Aluminiumträgern montiert, die am Holzschindeldach verankert sind. Durch die Neigung von 45 ° kann der Schnee im Winter leicht abrutschen.

Dieselgenerator

Das bestehende Aggregat mit einer elektrischen Leistung von 20 kVA steht auf Schwingungsdämpfern und kann elektrisch gestartet werden.

Installationen und Speichermanagement

In einem Schaltschrank im Erdgeschoß sind die Laderegler, Anschlußklemmen, Schutz- und Meßeinrichtungen untergebracht. Über drei jeweils zugeordnete Laderegler wird die Pufferbatterie geladen. Eine integrierte Batterieüberwachung ermöglicht optimales Laden bei hoher Sonneneinstrahlung und hat zusätzlich zur Vermeidung einer Batterietiefentladung eine Lastabschaltmöglichkeit. Bei zu geringem solaren Angebot kann die Batterie mit dem Dieselgenerator über ein Ladegerät geladen werden.

Speicher

Die Speicherbatterie (Panzerplattentype OpzS 1500) von der Fa. Baier besteht aus 12 in Serie geschaltenen 2 V Zellen (24 V Nennspannung) mit einer Kapazität von 1500 Ah. Sie ist mit ihrer Gesamtkapazität von 36 kWh auf eine etwa 10-tägige Versorgung bei schlechtem Wetter ausgelegt. Das Gesamtgewicht beträgt 13250 N. Sie ist mit einer Säureumwälzung ausgestattet, damit keine Schichtung der Säuredichte in den Zellen auftreten kann.

Wechselrichter

Ausgehend von der kurzzeitig erforderlichen Leistung des Geschirrspülers wurde ein Wechselrichter (Typ Trapez 24/3000) der Fa. Atlas mit 3 kVA Nennleistung und trapetzförmiger Ausgangsspannung (Typ VKL-Trapez-WR) installiert. Im Betrieb zeigt sich dann, daß bestimmte Geräte, wie zum Beispiel die elektronischen Leuchten, defekt wurden. Eine Auftrennung des Stromkreises zum Geschirrspüler und die zusätzliche Installation eines Pulswechselrichters (Typ Siemens SWR 600) mit sinusförmiger Ausgangsspannung war daher erforderlich.

Meßkonzept

Ein intensives Meßprogramm gestattet die Auswertung der Betriebsergebnisse und die Beurteilung der Effizienz des Systems. Zur Ermittlung der Erträge der PV-Anlage, des Dieselgenerators und der Energieströme zum und vom Speicher, beziehungsweise zu den elektrischen Geräten wurden entsprechende Energiezähler installiert. Neben den elektrischen wurden auch meteorologische Daten gemessen.

Betriebsergebnisse

Vor Installation der PV-Anlage war der Betrieb des 20 kVA Dieselgenerators durch die wesentlich kleinere Last ineffizient. Die Effizienz der Anlage konnte verbessert werden weil das Dieselaggregat jetzt nur mehr zu Zeiten großer Last (Wäsche waschen und Speicher nachladen) gestartet wird. Der Bedienungskomfort der Stromversorgung wurde deutlich gesteigert.

Effizienz

Am Energiefluß in der Abbildung 2 gemessen über 30 Monate sieht man, daß 2124 kWh elektrischer Energieabgabe des Dieselgenerators und 2857 kWh des PV-Generators nötig waren, um den Verbrauchern 3021 kWh zur Verfügung zu stellen. Damit erreicht das Hybrid-System mit Energiespeicherung einen Wirkungsgrad von 60,7 %.

Ertrag

Der durchschnittliche jährliche Ertrag der PV-Anlage beträgt 1500 kWh. Das entspricht 590 Sonnenscheinstunden. Der durchschnittliche jährliche Ertrag des Dieselgenerators beträgt 1030 kWh. Einen wesentlichen Verbrauch auf der Gleichstromseite in Höhe von 499 kWh bringt der Energiezähler durch seinen Eigenverbrauch. Er wird aber nach Abschluß der Testphase demontiert.

Status

Sommer 1993 mit 1802 Wp; im Sommer 1995 wegen der Anschaffung zusätzlicher Kühltruhen Erweiterung auf 2544 Wp

Bilder

Abb. 1: Klagenfurter Hütte, Kärnten

Abb. 2: Energiefluss der Anlage

Projektbeteiligte

Publikationen

1. Schauer, G.; Szeless, A.: Nutzung der Sonnenenergie zur Stromerzeugung – österreichische Fallbeispiele. e&i, Jg. 113, Heft 6, Juni 1996, Seite 436-442
2. Huber, J.; Schauer, G.; Szeless, A.: PV-Hybrid System at Mountain Refuge "Klagenfurter Hütte", Proc. 14th Europ. PV Solar Energy Conf., Barcelona, 1997