Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bisher werden Notrufs\u00e4ulen entweder an das Stromnetz angeschlossen (was teilweise sehr teuer ist) oder die Energie wird \u00fcber Batterien bereit gestellt. Diese Batterien werden j\u00e4hrlich ausgetauscht. Zus\u00e4tzlich zu diesen Batteriekosten ergeben sich Kosten f\u00fcr das Personal und Kosten f\u00fcr die Entsorgung der Batterien. Das neue Konzept der Energieversorgung mit Sonnenenergie \u00fcber Photovoltaikzellen bietet hier, bei entsprechender Konzeption und Auslegung, wesentliche Vorteile. Ein Austausch der Batterien wird nur noch etwa alle 5 Jahre notwendig, die Kosten f\u00fcr Personal und f\u00fcr die Batterien und deren Entsorgung sind dadurch wesentlich geringer. Die Batterie kann zudem kleiner ausgelegt werden. Das neue Konzept bietet daher betriebswirtschaftlich gro\u00dfe Vorteile. Das System soll so ausgelegt werden, da\u00df auch bestehende S\u00e4ulen nachtr\u00e4glich damit ausger\u00fcstet werden k\u00f6nnen. Die Auslegung des Systems mu\u00df, um den jederzeit sicheren Betrieb zu gew\u00e4hrleisten, sehr detailliert durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Bj\u00f6rn-Steiger-Stiftung ist an dem Einsatz der Photovoltaik zur Stromversorgung ihrer Notrufs\u00e4ulen unter den Randbedingungen der technischen Zuverl\u00e4ssigkeit und der Einhaltung der wirtschaftlichen Vorgaben interessiert. Da die Wirtschaftlichkeit berechnet werden kann und nur abh\u00e4ngig von der gew\u00e4hlten Konfiguration ist, mu\u00df vorab der Nachweis der technischen Zuverl\u00e4ssigkeit erbracht werden. Dies wurde durch einen Feldtest mit zehn verschiedenen Systemkonfigurationen erbracht. Dabei wurden unter anderem verschiedene Photovoltaikmodule, Batterien und Montagetechniken erprobt. Die Systemauslegung erfolgte auf Basis eines speziell f\u00fcr diesen Anwendungsfall erstellten Simulationsprogrammes.
\nDas Energieversorgungssystem wurde mit einem Me\u00dfdatenerfassungssystem ausger\u00fcstet, in dem alle relevanten Daten abgespeichert, regelm\u00e4\u00dfig ausgelesen und ausgewertet werden.
\nDer Feldtest wurde von Oktober 1996 bis Juni 1997 durchgef\u00fchrt. Dadurch wurden die einstrahlungs\u00e4rmsten und k\u00e4ltesten Monate f\u00fcr den Nachweis der technischen Zuverl\u00e4ssigkeit ber\u00fccksichtigt. Zudem wird der Feldversuch noch durch spezielle Batterietests, welche vom Zentrum f\u00fcr Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-W\u00fcrttemberg in Ulm durchgef\u00fchrt wurden, erg\u00e4nzt. In diesem Test wurde das Temperaturverhalten der Batterien untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Der Feldtest wurde mit verschiedenen Konfigurationen bez\u00fcglich Solargenerator, Batterie und der Montage- bzw. Integrationstechnik durchgef\u00fchrt. Insgesamt 10 unterschiedliche photovoltaische Energieversorgungssysteme wurden in funktionsf\u00e4hige Notrufs\u00e4ulen integriert. Alle Systeme wurden mit Hilfe des Simulationsprogrammes so ausgelegt, da\u00df \u00fcber den kompletten Testzeitraum die Versorgungssicherheit gew\u00e4hrleistet sein sollte.
\nDie jederzeitige Versorgungssicherheit wurde nur mit 4 Systemen erreicht. Alle anderen Systeme konnten aus unterschiedlichen Gr\u00fcnden zeitweise den Energiebedarf nicht decken.
\nMit den vorgegebenen Randbedingungen bez\u00fcglich Belastung und Spannung war die Systemauslegung korrekt und dazu geeignet, fast alle Anforderungen ohne Einschr\u00e4nkungen zu erf\u00fcllen. Lediglich einzelne Komponenten des Gesamtsystems zeigten w\u00e4hrend des Tests deutliche M\u00e4ngel. Bei Einsatz anderer Bauteile w\u00e4re die Versorgungssicherheit auch w\u00e4hrend des Feldtests gegeben gewesen.
\nEine allgemeine Systemoptimierung l\u00e4\u00dft sich durch Einsatz eines Ladereglers mit deutlich geringerem Eigenbedarf sowie durch Anpassung der Systemspannung an die in der Notrufs\u00e4ule notwendige Spannung erreichen. Diese sollte Spannungen von 5 bis 7 V bzw. im ung\u00fcnstigeren Fall (in dieser Spannungsklasse sind nur wenige Akkumulatoren erh\u00e4ltlich) von 7 bis 10 V zulassen.
\nParallel sollte der Verbrauch der Notrufs\u00e4ule weiter reduziert werden. Es zeigt sich aber, da\u00df f\u00fcr das System Notrufs\u00e4ule aufgrund der Belastungsart und dem Einsatz im Freien unter teilweise extremen Umgebungsbedingungen die einzelnen Komponenten eine Mindestgr\u00f6\u00dfe haben sollte. Die Batteriekapazit\u00e4t sollte 1 Ah und die Modulleistung 0,5 bis 1 W nicht unterschreiten. Speziell Module mit sehr geringer Leistung (Ausnahme amorphe Technik) sind nur aufwendig herzustellen und daher kaum preisg\u00fcnstiger. Auch bez\u00fcglich der Qualit\u00e4t ist bei kleinen Leistungen mit einer Verschlechterung zu rechnen, auch in diesem Fall bilden amorphe Module eine Ausnahme. Die Kapazit\u00e4t der Batterie ist wiederum von der Gr\u00f6\u00dfe des Verbrauches und der Modulleistung abh\u00e4ngig. Daher wird hier als Untergrenze 1 Ah empfohlen. Kleinere Akkumulatoren sind am Markt kaum erh\u00e4ltlich.
\nDer Montageort der Module an der Notrufs\u00e4ule hat keinen merklichen Einflu\u00df. Sowohl auf dem Dach als auch auf der R\u00fcckseite herrschen in etwa die selben Einstrahlungsverh\u00e4ltnisse. Dabei bietet die R\u00fcckseite sogar etwas g\u00fcnstigere Eigenschaften, da speziell in den Wintermonaten mit einer h\u00f6heren Einstrahlung zu rechnen ist und Schnee die Module nicht bedeckt. Zudem erscheint hier eine Montage einfacher.
\nDer Feldtest hat gezeigt, da\u00df sich Theorie und Praxis oft deutlich voneinander unterscheiden. Eigenarten einzelner Komponenten k\u00f6nnen \u00fcber Rechenmodelle nicht erfa\u00dft werden, da diese stets von normal arbeitenden Bauteilen ausgehen. Somit konnten durch den Feldtest zahlreiche wichtige und f\u00fcr den sp\u00e4teren Einsatz unerl\u00e4\u00dfliche Erfahrungen gesammelt werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Derzeit wird ein zweiter Feldversuch direkt an Bundesstra\u00dfen mit 10 Notrufs\u00e4ulen mit einem photovoltaischen Energieversorgungssystem durchgef\u00fchrt. Dieser soll die Ergebnisse des ersten Feldversuches best\u00e4tigen. Danach ist geplant das System in Serie zu bauen. Die Einf\u00fchrung des Systems wird \u00fcber Pressemitteilung und Pressekonferenz erfolgen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit den Erkenntnissen des Feldversuches l\u00e4\u00dft sich nun f\u00fcr den Anwendungsfall der Notrufs\u00e4ule eine ideale Konfiguration erstellen, welche auch zu besseren wirtschaftlichen Werten f\u00fchren wird.
\nDie h\u00f6heren Investitionskosten von 500 – 700 DM amortisieren sich im Vergleich zum reinen Batteriebetrieb innerhalb von 3 – 5 Jahren. Bei einer Betriebsdauer der Notrufs\u00e4ule von 15 Jahren ergibt sich somit ein Kostenvorteil von etwa 1500.- bis 2000,- DM zugunsten des photovoltaischen Systems.
\nAls weiterer Vorteil ist die hohe Umweltvertr\u00e4glichkeit zu nennen. Wesentlich weniger Batterien sind zu entsorgen und deutlich geringerer Betreuungsaufwand mit den entsprechenden Anfahrtswegen ist notwendig.
\nDas Konzept wurde so gestaltet, da\u00df die Funktionsf\u00e4higkeit und die Betriebssicherheit auch in anderen klimatischen Regionen (andere Einstrahlungswerte und Temperaturen) gew\u00e4hrleistet ist<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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