Update für emissionsfreie Forschungsstation in der Antarktis

SMA KV Princess Elisabeth

Die belgische Polarbasis „Princess Elisabeth Antarctica Station“ ist die erste emissionsfreie Forschungsstation in der Antarktis. Die Energie zur Versorgung der Station liefert ein Hybridsystem, das die erneuerbaren Energiequellen Sonne und Wind intelligent kombiniert. So stellt es den Wissenschaftlern vor Ort Strom und Wärme zur Verfügung. Nun soll das System erweitert und fit für die Zukunft gemacht werden. Dafür wurde als erstes ein Data Manager M installiert.

Betreiber der Princess Elisabeth Antarctica Station ist die International Polar Foundation (IPF) mit Sitz in Brüssel. Die gemeinnützige Stiftung setzte sich von Anfang an das Ziel, die erste vollständig CO2-neutrale Polarbasis zu errichten. Denn ein reiner Dieselbetrieb ist schädlich für die Umwelt und aufgrund der langen Transportwege für den Kraftstoff sehr teuer. Ein Liter Diesel kostet hier schnell mal zwölf Euro.

SMAWind und Kälte trotzen

Für die Station am Fuße des Berges Sør Rondane in der Region Ostantarktis, 200 km von der Küste entfernt, gibt es auch sonst einige Herausforderungen: In den Sommermonaten scheint die Sonne rund um die Uhr, in den Wintermonaten hingegen ist es fast durchgehend dunkel. Extreme Temperaturen von durchschnittlich –25 °C und permanenter Wind, der auch mal stürmisch werden kann, kennzeichnen die Umgebung.

Inselnetz für eine stabile Stromversorgung

Die zentrale Steuerungseinheit für die Energieversorgung der Station ist ein SMA Multicluster-System mit Sunny Island Batterie-Wechselrichtern. Es bildet ein so genanntes Mikronetz und sorgt dafür, dass immer ausreichend Energie zur Verfügung steht – direkt aus den Solarmodulen oder Windturbinen oder in Form von zwischengespeicherter Energie aus den Batterien.

SMA KV Princess Elisabeth

Nach zehn Jahren ist es nun Zeit für ein Update; gleichzeitig soll die Station perspektivisch erweitert werden. Solarexperte Guus Luppens von der Gruppe VHC ist für zwei Monate vor Ort und übernimmt technische Neuerungen, die für die lebenswichtige Energieversorgung nötig sind.

„Praktischerweise habe ich bei mir zu Hause auch ein Speichersystem mit Sunny Island-Batterie-Wechselrichtern installiert“, erzählt Guus. „Bei mir läuft also im Kleinen, was es in der Arktis als Großformat gibt. Daher kenne ich die Komponenten gut und weiß ziemlich genau, worauf es ankommt.“ Eines der wichtigsten Updates ist neben der Systemerweiterung deshalb der Austausch der Sunny Webbox durch den Data Manager M. „Damit legt die Station einen wichtigen Baustein für intelligentes und ganzheitliches Energiemanagement“, so Guus und fügt hinzu: „denn so lässt sich die Energieerzeugung und der Verbrauch exakt aufeinander abstimmen.

Bessere Datenanalyse mit dem Data Manager M

SMA KV Princess Elisabeth

Die Station bleibt vorerst nur im antarktischen Sommer besetzt. Das bedeutet 24 Stunden Sonne, die sich kreisförmig um die Station bewegt. Für eine maximale Ausbeute sind deshalb alle Seiten des Gebäudes vollständig mit Solarmodulen bedeckt. „Sobald die Batterien jedoch voll aufgeladen sind, konnte die verbleibende potenzielle Energie bisher nicht genutzt werden.

„Mit dem Data Manager M bekommen wir nun einen guten Überblick darüber, wohin der Verbrauch geht und woher er kommt“, so Guus. „Wir können alles noch besser aufeinander abstimmen. Schließlich möchten wir so viel Solarstrom wie möglich nutzen, auch für die Warmwasserbereitung und das Laden von Elektrofahrzeugen.“ Deshalb wird die überschüssige elektrische Energie abgeführt und steht dann zur Erwärmung von Wasser und zum Schmelzen von Schnee zur Verfügung. Dies ist für das Duschen und die Trinkwasserbereitung äußerst wichtig.

Strom ist lebensnotwendig auf der Forschungsstation

SMA KV Princess Elisabeth

Unter den extremen Bedingungen müssen sämtliche Installationen besonderen Qualitätsansprüchen gerecht werden: „Starre Kabel etwa würden hier aufgrund der Frosteinwirkung leicht brechen. Die hochwertigen SMA Geräte lassen sich an solchen extremen Standorten gut einsetzen“, weiß Guus.

Ebenso wichtig wie die hochwertige Qualität der Geräte ist die durchgehende Überprüfung der Anlage. Wenn hier der Strom ausfällt, geht nichts mehr: Keine Heizung, keine Lüftung und kein Internet. An einem Ort wie der Antarktis ist das lebensbedrohlich. „In solchen kritischen Momenten sind alle Augen auf mich gerichtet“, erzählt Guus. „Wenn Reparaturen durchgeführt werden müssen, muss der Strom aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden. Deshalb geht es leider noch nicht ganz ohne Dieselgeneratoren. Es ist aber unser Ziel, sie so wenig wie möglich zu nutzen, um die Auswirkungen auf Klima und Natur so gering wie möglich zu halten.“

Das Ziel: Den Einsatz von Dieselgeneratoren abschaffen

SMA KV Princess ElisabethAuch für den mobilen Einsatz bei Messungen in der Gegend werden gemeinhin Dieselgeneratoren mitgenommen. Das ist nicht nur teuer, sondern stört auch die Messungen der Luftqualität empfindlich. Entwickelt werden derzeit mobile Aggregate mit Speichersystemen und Solarmodulen. Insgesamt soll alles, was auf dem Gelände geschieht, so energieeffizient wie möglich gestaltet werden. Für das Laden der Schneemobile, mit denen die Wissenschaftler unterwegs sind, ergänzt Guus das System derzeit um 160 Module, SMA Wechselrichter sowie weitere Windturbinen.

Räumliche Grenzen sind erreicht

Auch die räumliche Erweiterung steht an: Ursprünglich für 16 Personen ausgelegt, sollen künftig 40 bis 50 Personen in der Station arbeiten. Da das Hauptgebäude wie eine Raumstation aufgebaut ist – alle wichtigen technischen Anlagen befinden sich zentral in der Mitte –, muss neu gebaut werden. In den nächsten Jahren entsteht hier ein komplett neues Gebäude, klimaneutral und mit dem bewährtem Sunny Island Multicluster-System.

 

Technische Daten der Energieversorgung

Energieerzeugung

    • 12 Prozent: 22 m² thermische Solarmodule
    • 40 Prozent: 380 m² Photovoltaik-Solarmodule
    • 48 Prozent: 9 Windkraftanlagen
    • Kapazität der Station: 25 bis 40 Personen
    • Erwartete Lebensdauer: Mindestens 25 Jahre
    • Nutzbare Fläche: 400 m² Hauptgebäude + 1500 m² Technikräume

Photovoltaik-Generator

    • Gesamt-Nennleistung: 50,22 kWp
    • 332 Kyocera PV-Module / Update: Neu in der nächsten Saison: 88 bifaciale LG-Module (wandeln Licht von zwei Seiten in Strom um)

Solar-Wechselrichter

    • SMA KV Princess Elisabeth 7 Sunny Boy 1700
    • 8 Sunny Boy 3800
    • 3 Sunny Mini Central 8000TL
    • 9 Sunny Mini Central 6000A
    • Update: Neu in der nächsten Saison: 5x STP 5.0

Batterie-Wechselrichter

    • 12 Sunny Island 5048 (CORE)
    • 4 Cluster mit jeweils 3 Sunny Island

Batteriespeicher

    • 192 Hoppecke Sun Power VRL 2V 1250

Überwachungsanlage

    • 1 SMA Multicluster-Box
    • 1 Sunny WebBox (Überwachung)
    • Update: Austausch der Sunny WebBox durch Data Manager M

Zusätzlicher Warmwasserbereiter

    • Für die optimale Nutzung der potenziellen Solar- und Windenergie werden neun intelligente Dumpload-Steuerungen installiert.


SMA

 

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