Photovoltaik-
Inselanlage

Erfahren Sie, wie Alm- und Berghütten vom Preisrutsch bei Photovoltaik-Anlagen und Stromspeicher profitieren und wie Sie Ihre Inselanlage optimal planen.

Die elektrische Versorgung der Kühlung, Beleuchtung und Kommunikationsgeräten ist für Hüttenbesitzer und Bergtourist unverzichtbar. Die umweltgerechte und leistungsfähige Energieversorgung ist in ökologisch sensiblen Gebieten ohne öffentliche Stromanbindung eine echte Herausforderung. Waren Photovoltaik-Inselanlagen bisher unerschwinglich, hat der globale Trend zur Sonnenstromproduktion dies grundlegend geändert. Begrenzender Kostenfaktor für die netzfreie Stromversorgung sind nicht mehr die Solarmodule, sondern die Stromspeicher.

Energiebedarf gründlich ermitteln

Planungsstart ist die Erhebung des täglichen Stromverbrauchs. Dies erfordert eine Auflistung aller elektrischen Verbraucher, inklusive Leistung und Betriebszeit, sowie der dazugehörigen Betriebstage und -monate. Wichtig ist, dass sparsame und hocheffiziente Elektrogeräte verwendet werden.

Ein Nachteil der solaren Stromerzeugung ist, dass sie naturgemäß je nach Tages- und Jahreszeit sehr stark schwankt. Im Frühling werden 30 Prozent des jährlichen Solarertrages erzeugt, im Sommer 40, im Herbst 20 Prozent und im Winter 10. Die solare Stromversorgung im Sommer ist daher technisch und wirtschaftlich leichter zu bewältigen als im Frühling oder Herbst.

Die Leistung der Solarmodule sowie der Speicherbedarf sind an den Hüttenbetrieb anzupassen. Zuviel Solarstrom führt zu unnötigen Kosten. Zuwenig erfordert das Zuschalten eines fossil betrieben Stromaggregates und das Verschenken kostenloser Sonnenergie. Um die Energie der Sonne möglichst gut auszunutzen, wird die Kapazität des Batteriespeichers zur Überbrückung von drei sonnenfreien Tage ausgelegt. Bei einem Betrieb im Winter beträgt der Autarkiegrad meist fünf Tage.

Gleichstrom- oder Wechselstromsystem

Kleinere Inselsysteme bis 1.000 Watt Peak werden als 12 oder 24-Volt-Gleichstromsystem aufgebaut. Die Stromversorgung erfolgt direkt von der Batterie. Die elektrische Versorgung mit Gleichstrom ist verlustarm und kostengünstig, erfordert jedoch die Verwendung von 12-Volt-Verbrauchern.

Der Trend geht aber auch bei kleineren Anlagen in Richtung Standard-Wechselstromtechnik. Dabei wandelt ein Wechselrichter die Gleichspannung der Batterie in 230-Volt Wechselstrom um. Die Umwandlungsverluste sind höher, dafür können handelsüblichen Geräte und Werkzeuge benutzt werden.

Bei Anlagen größer 2.000 Watt Peak kommen bidirektionale Inselwechselrichter mit einem intelligenten Energiemanagementsystem zum Einsatz. Hier besteht die Möglichkeit auch dreiphasigen Wechselstrom für Kraftstrom-Anwendungen zu erzeugen. Zusätzlich wird die Einbindung weiterer Energieerzeugungsanlagen wie Wasserkraft- und Windkraftanlagen, Brennstoffzellen oder Dieselaggregate erleichtert.

Wahl der richtigen Batterietechnologie

Für die Beurteilung unterschiedlicher Batterietypen sind neben dem Preis folgende Kriterien relevant: Lebensdauer, Zyklenfestigkeit, Wirkungsgrad, Entladetiefe sowie Temperatureinfluss.

Lithium-Ionen-Batterien haben eine hohe Energiedichte, Zyklenanzahl und Lebensdauer. Eine qualitativ hochwertige Lithium-Ionen-Batterie kann bis zu 10.000-mal be- und entladen werden. Durch die hohe Energiedichte reagieren sie jedoch sehr sensibel auf Über- und Tiefentladung. Unter null Grad Celsius ist keine Beladung möglich und die Batterie verliert schnell an Kapazität. Die Gefahr einer Tiefenentladung ist gegeben, wenn das Solarmodulfeld in alpinen Lagen längere Zeit von Schnee bedeckt ist und keine Beladung stattfindet.

Die Bleibatterie schafft im Vergleich bei einer Entladetiefe von 50 Prozent nur rund 2.500 Zyklen. Jedoch reagieren Bleibatterien wesentlich unempfindlicher auf Tiefentladungen und können auch bei tiefen Temperaturen geladen werden.

Bei der Frage nach dem optimalen Solarstromspeicher ist nur eine Antwort richtig: Es kommt auf den Anwendungsfall an! Im hochalpinen Gebieten bei rauem Wetter sind Bleibatterien nach wie vor eine sichere Wahl.