Vom Generator zu Solarenergie und Batteriespeicher: ein netzunabhängiges Waldprojekt

Fallübersicht

Ein abgelegenes Waldprojekt begann mit einem kleinen Generator und einer praktischen Herausforderung: Wie lässt sich eine zuverlässige Stromversorgung für einen noch im Aufbau befindlichen Standort schaffen, an dem künftig Gebäude, Pumpen, Tore, Beleuchtung und weitere Einrichtungen Strom benötigen?

GeePower ermittelte gemeinsam mit dem Kunden die erwarteten Lasten und Projektanforderungen und konfigurierte dann ein 20kW / 51.2kWh Energiespeichersystem für den Standort.

Die vollständige Lieferung umfasste Solarmodule, Batteriespeichersystem, Wechselrichter und zugehörige Systemkomponenten. Die Installation erfolgte vor Ort; GeePower leistete während Installation und Inbetriebnahme technische Unterstützung aus der Ferne per Telefon, E-Mail und WhatsApp.

Als das Projekt dokumentiert wurde, war das Solar- und Batteriesystem bereits seit mehreren Monaten in Betrieb; die Entwicklung des Waldgeländes dauerte noch an.

Hinweis zu Bildmaterial: Projektaufnahmen, Kundenkommentare und Betriebsbeobachtungen beruhen auf Materialien, die der Projekteigentümer bereitgestellt oder veröffentlicht hat. Die in diesem Fall genannten Leistungswerte beziehen sich auf diese konkrete Anlage, ihre Betriebsbedingungen und den Entwicklungsstand des Projekts.

Das System im Überblick

Die Herausforderung: zuverlässige Stromversorgung für einen abgelegenen Standort

Vor der Installation des neuen Systems lieferte ein kleiner Generator den Strom für das Waldgelände.

Für die vorübergehende Stromversorgung reichte das aus, doch das Projekt wuchs.

Künftig wird in mehreren Bereichen des Grundstücks Strom benötigt, darunter:

• das Hauptgebäude;
• ein Pumpenhaus;
• Einfahrtstore;
• der untere Hof;
• künftige Flutlichtanlagen im Waldgelände;
• Baugeräte und vorübergehende elektrische Lasten;

Der Kunde benötigte daher ein System, das sowohl die aktuelle Bauphase als auch den mit der weiteren Entwicklung des Grundstücks steigenden Strombedarf unterstützen konnte.

Systemkonfiguration nach Projektanforderungen

Vor der Lieferung der Geräte besprach GeePower mit dem Kunden die geplante Anwendung, die erwarteten Lasten und die allgemeinen Projektanforderungen.

Auf Grundlage dieser Anforderungen wurde das System mit einem 20kW-Wechselrichter und 51.2kWh Batteriekapazität bei einer Batterie-Nennspannung von 512VDC konfiguriert.

Das System unterstützt bis zu 30kW PV-Eingangsleistung mit zwei MPPT-Kanälen und einem MPPT-Betriebsbereich von 150–850VDC.

GeePower lieferte die für das Projekt erforderlichen Hauptkomponenten, darunter:

• Solarmodule;
• Batteriespeichersystem;
• Wechselrichter;
• zugehörige Systemausrüstung.

Ziel war nicht nur die Lieferung eines Batterieschranks, sondern die Abstimmung von Speicher und Leistungsumwandlungssystem auf die geplante netzunabhängige Anwendung des Kunden.

Vorbereitung des Standorts für das Energiespeichersystem

Bevor Batterie und Wechselrichter aufgestellt wurden, musste der Installationsbereich vorbereitet werden.

Zunächst wurden unterirdische Kabelkanäle für Leistungskabel angelegt, damit die erforderlichen Stromleitungen verlegt werden konnten.

Anschließend wurde ein Betonfundament als stabile Basis für Batterie und Wechselrichter gegossen.

Nach Fertigstellung des Fundaments wurden das Energiespeichersystem und die Elektrotechnik-Kompaktstationen des Projekts aufgestellt.

Diese Infrastruktur schuf einen zentralen Stromanschlusspunkt, von dem aus später verschiedene Bereiche des Waldgrundstücks versorgt werden konnten.

Getrennte Stromverteilung auf dem Gelände

Für das Projekt wurden zwei kundenspezifische Elektrotechnik-Kompaktstationen aus verzinktem und pulverbeschichtetem Stahl gefertigt.

Eine Elektrotechnik-Kompaktstation diente den eingehenden elektrischen Anschlüssen, in der zweiten war die Hauptverteilung untergebracht.

Vom Verteilungspunkt führen unterirdische Leerrohre zu mehreren Bereichen des Geländes, darunter Pumpenhaus, Tore und unterer Hof. Zusätzliche Infrastruktur für eine spätere Beleuchtung des Waldgeländes ist ebenfalls geplant.

Das Verteilungssystem umfasst einen Drehstrom-Sicherungsverteiler und Schutz vor transienten Überspannungen.

Ein dreiphasiges stahldrahtarmiertes Kabel mit 25mm² verbindet das Wechselrichtersystem mit dem Verteiler. Ein 80A-Kompaktleistungsschalter trennt den Wechselrichter vom elektrischen Verteilnetz des Standorts.

Installation der Solaranlage mit 36 Modulen

Das Projekt nutzt 36 Solarmodule auf dem Dach des Hauptgebäudes am Standort.

Die Anlage wurde in drei Stränge mit je 12 Modulen aufgeteilt.

Bei der Ausrichtung des Gebäudes wurde die Sonneneinstrahlung bereits berücksichtigt. Obwohl umliegende Bäume zu bestimmten Tageszeiten Schatten werfen, hat die Anlage unter geeigneten Bedingungen dennoch erhebliche Strommengen erzeugt.

Die Solarkabel wurden zwischen den Modulen durch Kabelschutzkanäle und anschließend weiter zum Wechselrichter- und Batteriesystem geführt.

So konnte die Verkabelung im Außenbereich geordnet und geschützt verlegt werden.

Erdung und elektrischer Schutz

Als Teil der elektrischen Anlage wurden zwei 2 Meter lange Staberder installiert.

Zur Installation gehören außerdem Schutz vor transienten Überspannungen, Leistungsschalter und spezielle Schutzgeräte für die Solaranlage.

Diese Komponenten sind neben Solaranlage, Wechselrichter und Batteriesystem ein wichtiger Teil der vollständigen netzunabhängigen Installation.

Inbetriebnahme: Als das System zunächst nicht wie erwartet startete

Die Inbetriebnahme lief beim ersten Versuch nicht völlig reibungslos.

Nach dem Anschließen der Geräte funktionierte das System zunächst nicht richtig.

Der Kunde schloss einen Laptop zur Fehlerdiagnose an und nutzte vorübergehend einen Generator, um das System ausreichend zu laden und wieder in Betrieb zu nehmen.

Nach dem Laden der Batterie und der Behebung des Problems bei der Inbetriebnahme lief das System wieder normal.

Während Installation und Inbetriebnahme leistete GeePower technische Beratung aus der Ferne per Telefon, E-Mail und WhatsApp. So konnten Probleme und Konfigurationsfragen ohne einen Techniker vor Ort besprochen werden.

Der im Projekt gezeigte Generatoreinsatz gehörte daher zur Inbetriebnahme und war nicht das primäre Betriebskonzept des fertigen Systems.

Betrieb unter realen Bedingungen

Als der Projekteigentümer die Installation dokumentierte, war das System bereits seit mehreren Monaten in Betrieb.

Seine Bewertung war klar:

„Seit einigen Monaten läuft es hervorragend.“

Die ungewöhnliche Herausforderung in dieser Phase war kein Strommangel.

Da das Hauptgebäude noch im Bau war, verbrauchte der Standort noch nicht genug Strom, um die 51.2kWh-Batterie regelmäßig zu zyklieren.

Um einen tieferen Batteriezyklus zu erreichen, schaltete der Eigentümer die Solaranlage gelegentlich für etwa zwei Tage ab. So konnten die vorhandenen Verbraucher die Batterie entladen, bevor die PV-Anlage wieder zugeschaltet wurde.

Nach dem Wiedereinschalten der Solarmodule konnte die Batterie wieder mit Solarstrom geladen werden.

Mit der Inbetriebnahme weiterer Gebäude, Pumpen, Leuchten und anderer Verbraucher wird der Stromverbrauch des Standorts voraussichtlich steigen.

Vor Ort beobachteter Solarertrag

Während der Aufnahmen wurde eine Solarleistung von etwa 13–18kW bei wechselnden Lichtverhältnissen beobachtet.

Dies entspricht einem System mit bis zu 30kW PV-Eingangsleistung. Die tatsächliche Solarstromerzeugung hängt jedoch von der installierten Anlage, Modulausrichtung, Verschattung, Wetter, Jahreszeit und weiteren Standortbedingungen ab.

Die obigen Zahlen sind Beobachtungen dieser konkreten Anlage und dürfen nicht als garantierte Ertragswerte für andere Projekte verstanden werden.

In dieser Phase der Geländerschließung überstieg die verfügbare Solarstromerzeugung zeitweise den Strombedarf des noch unvollständigen Standorts.

Von der vorübergehenden Generatorversorgung zum Solar- und Speichersystem

Die praktische Veränderung am Standort geht über die Installation eines Batterieschranks hinaus.

Die ursprüngliche vorübergehende Stromversorgung stützte sich auf einen kleinen Generator. Die neue Infrastruktur verbindet:

Photovoltaik → Wechselrichter → Batteriespeicher → Schutz und Verteilung → Verbraucher am Standort

Dieses System kann nun den bestehenden Strombedarf decken und lässt zugleich Spielraum für zusätzliche Lasten, während das Grundstück weiter ausgebaut wird.

Das Projekt zeigt auch, warum eine netzunabhängige Anlage nicht allein anhand der Batteriekapazität spezifiziert werden kann. PV-Eingang, Wechselrichterleistung, erwartete Lasten, Verteilinfrastruktur und künftige Erweiterungen müssen zusammen betrachtet werden.

GeePower begleitete dieses Projekt von der Klärung der Kundenanforderungen und Konfiguration der Speicherlösung über die Lieferung der Hauptkomponenten bis zur technischen Unterstützung aus der Ferne bei der Installation.

Ein System für ein noch laufendes Projekt

Die Entwicklung des Waldgeländes ist noch nicht abgeschlossen.

Die elektrische Infrastruktur wurde installiert, während das Hauptgebäude und andere Teile des Grundstücks noch entwickelt wurden. Dadurch konnte das Energiesystem in Betrieb gehen, bevor das endgültige Lastprofil des Projekts erreicht war.

Künftiger Strombedarf wird durch weitere Gebäude, Wasserpumpen, Tore, Außenbeleuchtung und andere Einrichtungen auf dem Grundstück erwartet.

Das Projekt ist daher ein anschauliches Praxisbeispiel für die Auslegung eines netzunabhängigen Systems nach aktuellem Bedarf und künftiger Erweiterung, statt es nur für die Bauphase zu dimensionieren.

Planen Sie ein netzunabhängiges Energiespeicherprojekt?

Abgelegene Grundstücke, landwirtschaftliche Betriebe, Werkstätten, Baustellen und andere netzunabhängige Anwendungen können sehr unterschiedliche Leistungsanforderungen haben.

Die Batteriekapazität allein reicht für die Auslegung des passenden Systems nicht aus.

Für eine praxistaugliche Konfiguration sind Faktoren wie die folgenden wichtig:

• Spitzen- und Dauerlast;
• erforderliche Wechselrichterleistung;
• Photovoltaikleistung;
• täglicher Energieverbrauch;
• Anforderungen an die Ersatzstromversorgung;
• erwartete künftige Lasten;

sollten gemeinsam betrachtet werden.

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