Projekt 06384/01

Photovoltaisch betriebener Wasserlüfter für die Teich- und Fischereiwirtschaft

Projektträger

POLYPLAN GmbH Ingenieurbüro für Energie- und Umwelttechnik Büro Bremen
Überseetor 14
28217 Bremen
Telefon: 04 21 / 178 76 - 11

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In der extensiven Teichwirtschaft sowie in natürlichen Gewässern und Hobbyteichen treten abhängig von der Eutrophierung besonders an sonnenreichen Tagen Sauerstoffdefizite auf, die zu Nährstoffrücklösungen aus den Sedimenten und Algenblüten sowie Schadgasbildung und Fischsterben führen können. Zum Schutz dieser Gewässer vor diesen Auswirkungen sind kleine photovoltaisch be-triebene Belüfter geringer Leistung sehr gut geeignet.
Die mit Sonnenenergie betriebene Wasserbelüftung speziell von Fischteichen stellt eine umweltentlastende Lösung dar, weil durch photovoltaische Systeme Kraftstoff oder Strom verbrauchende Aggregate ersetzt werden können. Auf der Basis der Betriebs- und Anwendungserfahrung, die POLYPLAN mit dem PV-Belüftungssystem SOWA erworben hat, soll dieses System im Hinblick auf seine Kosten, Anwenderfreundlichkeit und Langlebigkeit optimiert sowie ein weiterer serienreifer Kleinwasserbelüfter für die Teich- und Fischwirtschaft entwickelt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der ersten Projektphase wird eine über den marktspezifischen bisherigen Kenntnisstand hinausgehende Marktanalyse auf der Basis einer großangelegten Fragebogenaktion und durch die Zuhilfenahme verschiedener statistischer Quellen durchgeführt. Aus der Marktanalyse werden die ökonomischen und technischen Anforderungen abgeleitet. Auf dieser Grundlage erfolgt in der Konzeptionsphase die Definition der Pflichtenhefte für die solaren Belüftungssysteme. Auf Basis der Pflichtenhefte werden die entsprechenden Entwicklungsarbeiten für die Teilkomponenten Belüfter, Laderegler / Schaltkasten, Modulständerung und Kabelstecksystem durchgeführt. In der folgenden Modellbau- und Testphase werden Funktionsmodelle gefertigt und unter Labor- und Freilandbedingungen getestet. Nach einer auf den Testergebnissen basierenden Überarbeitung werden Prototypen des solaren Belüftungssystems SOWA sowie des neu entwickelten solaren Wasserbelüfters QUIRLY erstellt und einer weiteren Testreihe zur Vorbereitung einer Nullserie unterzogen. Parallel zu den Entwicklungsarbeiten wird in enger Zusammenarbeit mit potentiellen Fertigungsbetrieben und Kunden ein Produktions- und Vertriebsnetz aufgebaut. Das Entwicklungsvorhaben wird mit der Erstellung von Datenblättern und Betriebsanleitungen abgeschlossen.


Ergebnisse und Diskussion

Die in der weiterführenden Marktrecherche gewonnenen Erkenntnisse führten dazu, dass der Schwerpunkt des Entwicklungsvorhabens statt - wie ursprünglich geplant - von der Kostenreduktion durch Standardisierung des SOWA-Systems auf die Neuentwicklung eines leistungsfähigen und preiswerten solaren Kleinbelüfters (QUIRLY) gelegt wurde. Durch diese von der DBU genehmigte Änderung der Zielsetzung wurde wegen unvorhersehbaren Schwierigkeiten bei der Auswahl eines geeigneten, langlebigen Antriebs und wegen einiger Versuchsreihen, die nur im Winter bzw. im Sommer durchgeführt werden konnten, eine Projektverlängerung um 1,5 Jahre notwendig. Durch Umwidmung der einzelnen Entwicklungskosten konnten die Gesamtkosten konstant gehalten werden.
Im Bereich der Weiterentwicklung des SOWA-Systems wurde ein wirtschaftlich hochinteressantes Ständerungssystem entwickelt, das auch in anderen Bereichen der Solarenergie eingesetzt werden kann. Weiterhin wurde ein standardisierter Schaltkasten entwickelt, der alle für das Belüftungssystem erforderlichen Steuerungsaufgaben übernimmt und durch seine Kabelsteckanschlüsse einfach mit den Komponenten zu verbinden ist. Die durch die Standardisierung des SOWA-Systems erzielte Kostenreduktion wird den Absatz zwar erleichtern; sie wird diesem System jedoch vermutlich nicht den erhofften Durchbruch in den Markt der Fischzüchter ermöglichen. Solange es nicht eine durchgreifende Preisreduzierung im Bereich der PV-Modulproduktion geben wird, solange wird der Absatz von Wasserbelüftern mit höheren Nennleistungen im Fischzucht- und Gartenteichbereich schwierig bleiben. Durch eine Steigerung der Absatzzahlen kann besonders bei den FLAWA-Belüftern sowie allen Systembauteilen -ausgenommen der Module- eine weitere Kostenreduktion erzielt werden, die die Absatzmöglichkeiten weiter verbessert. Weiterhin werden wir unsere Kontakte zu Kaufleuten in Taiwan und Israel dazu nutzen, einen Absatz in diese Märkte zu forcieren. Die großindustrielle Fisch- und Garnelenzucht ist in die-sen Ländern sehr stark verbreitet. Das dortige Klima ist prädestiniert für den Einsatz solarer Systeme. Eine besondere Umweltentlastung geht von dem SOWA-System aus, wenn dieser batteriegestützte, so-lare Belüfter an Standorten ohne Netzstromanschluss die dort üblichen batterie- oder kraftstoffbetriebenen Belüfter ersetzt.
Mit dem QUIRLY-Belüfter ist die Entwicklung eines sehr vielseitigen, preiswerten und leistungsfähigen solaren Wasserbelüfters gelungen, der in Deutschland ohne Konkurrenz ist. Die hohe Durchsatzrate mit den damit verbundenen positiven Effekten auf das Gewässer (hoher Sauerstoffeintrag, Umwälzung des Wasserkörpers und dadurch Aktivierung der biologischen Aktivität, hohe Filterleistung, Phosphatabsorption, pH-Wert-Stabilisierung) bei sehr geringer elektrischer Leistungsaufnahme machen dieses Gerät zu einem solaren System, das mit geringen Investitionen (kleines Modul) eine große Wirkung erzielt. Die erzielbare Lebensdauer des Belüfters von 20.000 h unterscheiden diesen Belüfter von vielen anderen solaren Gleichstromsystemen und steht den netzstrombetriebenen Pump- und Belüftungseinrichtungen in Sachen Lebensdauer in nichts nach.
Ein Teil der Wünsche des Anforderungskatalogs konnten aus Kostengründen nicht realisiert werden. Da-zu gehören Zusatzfunktionen wie die integrierte Beleuchtung sowie die Fernbedienung.
Die Verkaufserfolge der Nullserie (60 Stck.) werden die Möglichkeiten aufzeigen, inwieweit das Belüftergehäuse statt durch das Tiefziehverfahren im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann. Durch die-ses Verfahren können bei entsprechender Stückzahl die Herstellkosten erheblich gesenkt und der Absatz des Gerätes über Bau- und Gartenmärkte ermöglicht und damit einer sehr viel breiteren Kundengruppe angeboten werden.
Der Quirly-Belüfter eignet sich wegen seiner geringen Leistung nicht als Ersatz für konventionelle Belüfter in der Fischzucht. Er kann jedoch im Verbund mit einem kleinen Batteriepuffer Spitzenlasten während Schönwetterperioden abdecken und so eine Umweltentlastung darstellen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das SOWA-System sowie der QUIRLY-Belüfter wurden in Zusammenarbeit mit Großhändlern des Fischzucht- und Gartenteichbedarfs auf verschiedenen einschlägigen Messen ausgestellt. Weiterhin ist die Präsentation dieser Systeme in Fachzeitschriften aus dem Bereich der PV-Technik und der Fischzuchtindustrie geplant.


Fazit

Die Absatzchancen solarer Wasserbelüfter in der Fischtechnik wurden zu Beginn der Projektbearbeitung falsch eingeschätzt. Dadurch wurde eine Änderung der Zielsetzung notwendig. Primär wurde ein leistungsfähiger, kleiner, preiswerter Wasserbelüfter konzipiert und zur Serienreife entwickelt. Die durch Standardisierung des solar betriebenen Flachwassersystems SOWA erzielte Kostenreduktion wird den Absatz im Bereich der Fischzüchter erleichtern.