Off-grid

Inselanlagen, netzunabhängige, autarke oder Off-grid-Systeme sind festinstallierte oder mobile Anlagen, Geräte oder lokale Netze zur Stromversorgung, die ohne Anschluss an ein landesweites öffentliches Stromnetz realisiert werden. Sie werden dort eingesetzt, wo der Anschluss an das Stromnetz nicht möglich oder nicht wirtschaftlich ist. Ihr Betrieb wird Inselbetrieb genannt.

Seezeichen mit Solarzellen

Einsatzbeispiele: In Gebieten mit dichtem Stromnetz, wie im größten Teil Europas, sind Inselsysteme oft technische Geräte mit geringem Stromverbrauch, bei denen eine Verkabelung aufwändiger als die eigene Elektrizitätsquelle wäre. Beispiele hierfür sind Parkscheinautomaten, Wasserpumpen oder Seezeichen.

Größere Inselsysteme findet man beispielsweise in Berghütten. In Entwicklungsländern werden abgelegenere Ortschaften als autarke Inselsysteme mit Strom versorgt. Da heute das Verlegen langer Stromleitungen oftmals weder ökologisch, noch ökonomisch ist, werden auch viele Ferienhäuser, Kleingärten, aber auch Boote, Wohnmobile, u.s.w. mit Inselanlagen versorgt. Aus Kostengründen erfolgte dies früher nur mit Dieselgeneratoren. Aufgrund steigender Brennstoffkosten und sinkender Modulpreise betreibt man diese heute vermehrt mit Solarstrom, vor allem in südlichen Breitengraden.

Arten

Anlagen mit Verbrennungsmotor

Bei größerem Strombedarf werden meist mit Dieselmotoren, seltener auch Ottomotoren (auch Biogas-betrieben) gekoppelte Generatoren eingesetzt, die die landesüblichen Netzspannungen liefern. Dieselaggregate oder fest installierte Dieselkraftwerke sind nicht besonders langlebig (1 bis 2 Jahre bis zur Motor-Überholung), besitzen jedoch bei hoher Auslastung einen ähnlichen Wirkungsgrad wie Kohlekraftwerke (ca. 30 %). Anwendungsbeispiele dafür sind neben abgelegenen kleinen Siedlungen auch Großveranstaltungen mit hohem Strombedarf oder auch abgelegene Tankstellen^[1].

Um eine Versorgung von für Netzwechselspannung ausgelegten Geräten zu garantieren, ist auch bei Inselsystemen eine halbwegs konstante Frequenz von 50 bzw. 60 Hertz notwendig. Dies wird durch die Drehzahlregelung des Generators oder bei Gleichstromquellen (Solarmodulen, Akkumulatoren) durch Wechselrichter erreicht.

Dieselaggregate zeichnen sich gegenüber zum Beispiel Gasturbinen durch einen weniger mit der erzeugten Leistung schwankenden Wirkungsgrad aus.

Regenerative Energien

Die Dimensionierung einer Photovoltaik-Inselanlage ist unter anderem vom Standort (Solarstrahlung, Ausrichtung (Neigung) und Bebauung/Vegetation) sowie auch von der Jahreszeit abhängig, in der sie genutzt werden soll. Zusätzlich wird mit möglichst sparsamen Geräten gearbeitet, um die Inselanlage möglichst klein und damit kostengünstig bauen zu können. Durch Akkumulatoren werden Verbrauchsschwankungen ausgeglichen. Nur in wenigen Fällen (Tagesbetrieb) kann u.U. auf einen Akkumulator verzichtet werden.

Werden nur kleine Gleichstromverbraucher wie Lampen, Leuchtzeichen, Messgeräte, Ventilatoren oder Kühlschränke (meist 12 oder 24 V DC) versorgt, besteht das Inselsystem aus dem Generator, einem Laderegler, Batterie (Akku), Kabel und dem Verbraucher. Immer häufiger werden jedoch Gebäude oder auch Fahrzeuge mit leistungsstärkeren 230V-Geräten ausgestattet. Hier wird der vom Akku entnommene Gleichstrom über einen entsprechend dimensionierten Wechselrichter auf die benötigte Wechselspannung gewandelt.

Zur Nachladung der Akkumulatoren können Solarmodule, Windräder oder Wasserkraft dienen. Bei Seezeichen kann auch der Wellengang benutzt werden. Kombiniert man mehrere unterschiedliche Generatoren, spricht man von einem Hybrid-System. Neuerdings setzt man zur winterlichen Unterstützung auch kleine wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen ein.

Zur Versorgung von abgelegenen unbesetzten Wetterstationen, Funkfeuern werden, wie auch für manche Raumflugkörper, Isotopenbatterien verwendet. Oft dienen diese zugleich zur Heizung - sie besitzen einen geringen Wirkungsgrad, jedoch eine jahrzehntelange, wartungsfreie Betriebszeit. Die installierten elektrischen Leistungen betragen nur wenige Watt.

Einzelnachweise

1. ↑ http://wikimapia.org/2120453/de/Tankstelle_Strocken_Nordseite Tankstelle Strocken/A14

Weblinks

• Photovoltaische Inselanlagen im Verkehr
• Berechnungstool für PV-Inselanlagen
• Berechnungstool für PV-Inselanlagen