Mit Sonne und Wind autark sich selbst versorgen – ein Traum?
Seminarbeitrag der Netsearch AG, Buchenweg 6, 9490 Vaduz, Fürstentum Liechtenstein
zu einer Weiterbildungsveranstaltung und Inhouse-Schulung – Autark mit Photovoltaik, Solar, Wind?
Die Netsearch AG, geleitet von Andreas Federkeil begrüßt alle Teilnehmer in den Liechtensteiner Netsearch AG Räumlichkeiten. “Nicht nur das Ereignis im Atomreaktor von Tschernobyl im Jahr 1986 gab den Anlass, um über eine autarke Versorgung bzw. unabhängige Versorgung von Kernkraftwerken nachzudenken, sondern auch Fukushima verstärkte diesen Wunsch vieler noch einmal. Ein Umdenken ist notwendig, dessen ist sich auf der Welt die Bevölkerung einig”, so Herr Federkeil einführend. Was, wenn man nicht an das öffentliche Stromnetz und damit an die Kraftwerke der Atomwirtschaft angeschlossen werden möchte? Welche Möglichkeiten bestehen? Diese Fragen sind aktuell und werden mit den eingeladenen Referenten und Experten für Energietechnik und Umwelt diskutiert.
Pionier für autarke Versorgung – Idee und Umsetzung
Der Referent erläutert, dass eine Photovoltaikanlage die Stromversorgung sicherstellen könnte. Die gewonnene Solarenergie sollte ausreichen, um den Betrieb einer Waschmaschine, einer Geschirrspülmaschine sowie den PC, den Kopierer, starke Lampen und zum Beispiel auch den Arbeitsplatz zu versorgen. Aber zur Umsetzung eines Zieles benötigt einen genauen Plan, eine intensive Informationsphase, Partnerschaften und technische Partner, die die neuen Ideen umsetzen. Ein Pionierbeispiel aus dem Jahr 1988, eine Familie wollte den Neubau ihres Eigenheims als autarke Hausstromversorgung umsetzen.
Idee – Plan – Systemaufbau für ein autarkes Eigenheim 1988
Der Referent hierzu: “Zur Energieerzeugung errechnete man, dass die erneuerbaren Energiequellen Sonne und Wind für eine bestmögliche Nutzung in Frage kamen. Ein Solar- und Windgenerator sollten ihren Energieertrag über einen Laderegeler in einen Akkumulator einspeisen bzw. die angeschlossenen Verbraucher direkt versorgen. Berechnungen ergaben, dass im jahreszeitlichen Verlauf der Energieproduktion sich die beiden Quellen gut ergänzen würden, da im Sommer der Beitrag der Sonnenenergie und im Winter die Windenergie jeweils überwiegt. Durch die Nutzung zweier unabhängiger Quellen erhöht sich zudem die Versorgungssicherheit. Wenn eines der Systeme durch einen Defekt ausfallen sollte, ist das andere weiterhin betriebsbereit. Für den Fall einer Unterversorgung durch die beiden erneuerbaren Energiequellen Sonne und Wind steht zusätzlich ein Gasgenerator zur Verfügung. Er wird mit Flüssiggas aus einem Tank versorgt, der auch das Gas für die Gebäudeheizung bereitstellt. Falls der Akku beispielsweise im Winter entladen sein sollte, wird ein zusätzlicher Gasgenerator Nutzstromaggregat durch einen Elektrostarter in Betrieb gesetzt. Der Wechselstrom aus dem Gasgenerator wird von einem Ladegerät gleichgerichtet, das auch der Lademagnet des Akkus übernimmt.”
Wie konnte die Energiespeicherung und Überwachung effektiv genutzt werden?
Die Teilnehmer der Netsearch AG werden in die Vergangenheit, der Anfänge der Energiespeicherung zur Pionierzeit bildlich vom Referenten mitgenommen. “Die Energie aus Sonne und Wind wird in einem Bleiakkumulator gespeichert, dessen Kapazität für 14 Autonomietage bemessen ist. Als Akku-Typ wird wegen seiner langen Haltbarkeit ein Panzerplatten-Akku eingesetzt, dessen Lebensdauer bei der Planung mit 15 Jahren angesetzt wurde. Zur Erfassung des Betriebszustands der Anlage ist ein Messcomputer für alle Benutzer gut sichtbar in der Küche installiert. Das Gerät misst die Last-, Lade- und Entladeströme zum und vom Akku und errechnet daraus eine Energiebilanz, die als Ladezustand des Akkus angezeigt wird. Auf Wunsch können auch aktuelle Lade- oder Entladeströme angezeigt werden”, so die weiteren Erläuterungen und Erfahrungen.
Energieverbrauch: Gleichstrom – Wechselstrom?
Als Energieverbraucher kommen im Haus Gleichstrom- als auch Wechselstromverbraucher zum Einsatz. “Unter energetischen Gesichtspunkten sind die Gleichstromverbraucher den Wechselstromverbrauchern vorzuziehen, da sie direkt vom Akkumulator gespeist werden können und dadurch effizienter arbeiten”, gibt der Experte die Erfahrungswerte weiter. Aus dem Gleichspannungsnetz lassen sich z.B. folgende Verbraucher versorgen: Beleuchtung, Stereoanlage, Fernseher. Verbraucher mit größerer Leistungsaufnahme können aus technischen Gründen oftmals nicht mit Gleichspannung betrieben werden. Zur Erzeugung von netzkonformer Wechselspannung wird aber ein Wechselrichter eingesetzt, wobei diese Umwandlung mit gewissen Energieverlusten verbunden ist.
Folgende Verbraucher werden mit Wechselspannung betrieben: Waschmaschine, Geschirrspülmaschine, Kühlschrank, Staubsauger, Personal-Computer, Küchengeräte, Heizungssteuerung, Umwälzpumpen, Werkzeugmaschinen. “Durch die parallele Verwendung von Gleich- und Wechselstromverbrauchern im selben Gebäude ist es notwendig, gut unterscheidbare Versorgungsleitungen und Steckdosensysteme zu installieren, und die Netzleistung entsprechend zu kennzeichnen. Die Stecker des einen Netzes dürfen auf keinen Fall in die Steckdose des anderen Netzes passen und umgekehrt”, der Experte zu den Umständen der damaligen Zeit. Die Netsearch AG Teilnehmer sollten auch bedenken, dass damals zur Lebensmittelkühlung bei dieser Hausanlage kein hocheffizienter Gleichstrom-Kühlschrank eingesetzt werden konnte, sondern ein handelsübliches sparsames Modell, weil im Sommer, wenn die größere Kühlleistung zu erbringen ist, das System Energie im Überfluss erzeugt. Im Winter hingegen ist der Energiebedarf des Kühlschranks deutlich niedriger als im Sommer, deshalb lag die Berechnung im anderen Fokus.
Pionierleistung: Praktische Umsetzung
Hierzu muss bedacht werden, dass der Bau dieser Photovoltaikanlage zur autonomen Stromversorgung von staatlicher Seite nicht gefördert wurde. “Die Behörden zeigten Ende der 1980er-Jahre noch wenig Interesse an einer derartigen Nutzung von Solarenergie. Die Auslegung der Komponenten erfolgte mit sehr einfachen Mitteln. Das Ergebnis ist vorzeigbar. Die Gesamtkosten für die solare Hausstromversorgung beliefen sich in diesem Beispiel auf 46.000,00 DM. Da die Anlage nicht an das Stromnetz angeschlossen wurde, konnten im Gegenzug Anschlussgebühren in Höhe von 5.000,00 DM eingespart werden. Die größten Kostenanteile verursachten der Solargenerator und der Akkumulator mit jeweils ca. 25 % des Gesamtbetrages”, so die Experten und damaligen Erfahrungen.
Wie funktioniert die Praxis? – Betriebserfahrung autarke Hausstromversorgung?
Hierzu der Referent: “Der Betrieb im ersten Winter zeigte, dass Solar- und Windenergie zusammen den Energiebedarf zum großen Teil decken können. Ab Dezember war der Akku bis auf 40 % Restkapazität entladen, sodass durch den Gasgenerator nachgeladen werden musste. Im Dezember lief der Generator etwa 60 Stunden, im Januar 40 Stunden. Während dieser Laufzeit wurde eine Energiemenge von 55 kW in den Akku eingelagert. Entsprechend 200%ige Ladung des Akkus. Der Gasgenerator verbrauchte für die Erzeugung dieser Energiemenge 8 Kubik Gas entsprechend 200 kW Brennstoffenergie. Im Februar überschritt der Ladezustand des Akkus im Mittel wieder die 90-Prozent-Marke und lag bis zum folgenden Oktober dauerhaft zwischen 90 und 100 %. Danach sank der mittlere Ladezustand des Akkus erneut ab.”
Fazit: Ende der achtziger – Projekt autarke Solarstromversorgung läuft!
“Mit den neuen Erfahrungen bei der Anlagendimension und gestützt durch Computerprogramme zur Simulation des Anlagenverhaltens wäre es heute möglich, mit vergleichbarem Aufwand eine 100%ige Bedarfsdeckung durch erneuerbare Energien zu erreichen”, so die Meinung und Berechnung der Experten und Energiespezialisten zu diesem Pioniergeistprojekt.
Netsearch AG Verantwortlicher Andreas Federkeil über das damalige Interesse: “Die autarke Solarstromversorgung fand sogar überregional großes öffentliches Interesse. Die Bewohner zählten allein im ersten Betriebsjahr 5.000 interessierte Besucher. Häufig kamen ganze Gruppen mit Bussen zur Besichtigung. Den Betreibern war es wichtig zu zeigen, dass ein moderner Privathaushalt auch netzunabhängig mit Solarstrom versorgt werden kann.” Zusammenfassung der Netsearch AG Veranstaltung: “Das Beispiel zeigt, dass die autarke Stromversorgung von Wohnhäusern durch Sonne und Wind auch in unseren Breiten möglich ist, wenn die Nutzer bereit sind, ihre Verbrauchsgewohnheiten etwas dem schwankenden Energieangebot der Sonne anzupassen. Die autonome Stromversorgung funktioniert also nicht nur mit teuren Hightech-Anlagen im Bereich der Forschung, sondern auch mit einfachen ausgebauten Anlagen für den alltäglichen Gebrauch und zu überschaubaren Kosten.”
V.i.S.d.P.:
Andreas Federkeil
Verwaltungsrat
Der Verfasser ist für den Inhalt verantwortlich
Die net search AG wurde im Jahr 1997 gegründet und ist ein international ausgerichtetes Vertriebsunternehmen von Solarmodulen und innovativer Energiegewinnung im Bereich der Erneuerbaren Energien. Die intelligente Verknüpfung von am Markt verfügbaren Möglichkeiten schafft neue innovative Lösungen. Die net search AG hat mit Ihren Partnerunternehmen ein Konzept entwickelt, dass die Innovation von Erneuerbaren Energien mit der Werthaltigkeit von Edelmetallen und Rohstoffen verbindet. Biomasse ist bisher der wichtigste und vielseitigste erneuerbare Energieträger in Deutschland. Biomasse wird in fester, flüssiger und gasförmiger Form zur Strom- und Wärmeerzeugung und zur Herstellung von Biokraftstoffen genutzt. Die net search AG hat mit Ihren Partnerunternehmen eine Lösung entwickelt, die Kuhmist/gülle und waldfrische Holzabfälle verstromen kann. Weitere Informationen unter www.netsearch.li
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