Die Photovoltaikanlage mit einer Spitzenleistung von 1100 Wp wird netzgekoppelt betrieben, d.h. der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom wird im Netzeinspeisegerät in sinusförmigen Wechselstrom umgeformt und in das Schulnetz eingespeist. Der erzeugte Solarstrom dient zur teilweisen Abdeckung des Eigenstrombedarfs der Schule. Da in der Regel der Solarstrom für eine Schule nicht ausreichen wird, wird weiterhin Strom vom öffentlichen Netz hinzu genommen. Erzeugt die Solaranlage z.B. im Sommer während der Ferien Überschussstrom, so wird er automatisch an das öffentliche Netz abgegeben.
Solargenerator
Der Solargenerator, bestehend aus 10 Solarmodulen vom Typ Kyocera KC 110-1, besitzt eine Spitzenleistung von 1100 Wp, wobei die Nennarbeitsspannung bei voller Sonne 169 Volt und der Nennarbeitsstrom 6,67 A beträgt. Um die erforderliche Arbeitsspannung des Einspeisegerätes zu erreichen, werden alle 10 Solarmodule in Reihe geschaltet und bilden somit nur einen Strang. Die Modulfläche beträgt 9,291 m², der Wirkungsgrad unter Laborbedingungen 11,84 % und die Nennleistung 1,1 kW (5 % Fehler).
Modulhalterung
Die Module werden mit einem Anstellwinkel von 26,5°; auf zwei Metallschienen montiert. Die Metallschienen werden ihrerseits auf Reihen von Gehwegplatten mit Klebedübeln befestigt. Die Metallschienen sind verzinkt. Auf jeder Platte sind zwei Bohrungen.
(Der Neigungswinkel ist zu klein, er ist jedoch durch das Dach vorgegeben.)
DC- Freischalter
Der DC- Freischalter dient zum Freischalten des Netzeinspeisegeräts vom Solargenerators. Der Schalter kann als Lastschalter mit einem Schaltvermögen von 220VDC/25A bzw. 400VDC/10A verwendet werden.
Netzeinspeisegerät
Das Netzeinspeisegerät SMA SWR 850 Sunny Boy (= Wechselrichter) dient zum Umformen des von den Modulen gelieferten Gleichstromes in netzkonformen Wechselstrom. Der Anschluß an das Stromnetz der Schule erfolgt einphasig mit einer Dauerleistung von maximal 850 W.
Ferner können über eine Datenleitung sämtliche Messwerte der Anlage online auf einen PC übertragen und dort komfortabel, aber leider für eine Dauermessung zu energieintensiv, visualisiert werden. Sunny Boy - Unterlagen
AC- Anschluss
Der 230V-Ausgang des Wechselrichters wird über die Netzanschlussleitung mit dem 230V- Niederspannungsnetz verbunden. Das Netzeinspeisegerät wird einphasig über einen Eigenerzeugungszähler (= Zähler) und einem einpoligen Leitungsschutzschalter (16A) (= Sicherung) an das 230V-Netz angeschlossen.
Der Minicomputer (Conrad - Versand) wurde für eine energiesparende Anzeige von Strom, Spannung und Leistung sowie der Uhrzeit konzipiert. Ferner werden hier die Leistungsdaten der Solaranlage alle 5 Minuten gespeichert. (Maximalspannung: 250 V, Maximalstrom: 7,65 A, Maximalleistung: 1200 W)
Auf dem Computer läuft ein Programm ab, dass in der Sprache CC- Basic geschrieben ist. Das Programm bezieht die Daten über Strom und Spannung von den eingebauten AD- Wandlern, die entsprechend geshuntet wurden. Aus diesen Werten wird die Leistung berechnet, über 5 Minuten gemittelt und gespeichert. Ist der Speicher des Minicomputers voll (ca. ein Mal pro Woche), wird über ein Relais ein PC gestartet, der über die serielle Schnittstelle die Daten des Minicomputers ausliest und auf Festplatte und Diskette speichert.
Im Betrieb werden die Daten im Wechsel per 7- Segment- Display und die mittlere Leistung per Analoganzeige permanent ausgegeben. Immer wenn neue Daten gemessen werden, sondert ein Piezo- Pieper einen kurzen Ton ab. Durch Drücken eines Knopfes kann auf das Anzeigen der Uhrzeit umgeschaltet werden. Dabei wird die Datenmessung fortgesetzt, aber der Ton bleibt aus.
Mit einem weiteren Schalter (im Schrank verborgen) kann man das Übertragen der Daten an de PC manuell auslösen. ( Programme, "Einkaufsliste" und sehr spezielle Tips)
Eine Nachkontrolle unserer eigenen elektronischen Messwerte gegenüber den am Wechselstromzähler gewonnenen Werten zeigt, dass unsere Anlage 9,2 % überhöhte Leistungswerte speichert. Dabei zu bedenken ist, dass die gemessene Gleichstromleistung natürlich immer größer als die Wechselstromleistung sein muss, und auch die Genauigkeit des Wechselstromzählers ist für uns nicht zu überprüfen.
Der Projektkurs
Die umfangreichen Arbeiten zum Aufbau der Solaranlage leistete der Projektkurs "SONNEonline" des 13. Jahrgangs der Klaus-Harms-Schule im Schuljahr 1998/99 unter der Leitung von Jürgen Kirchmayr. Zwei Schülerinnen und 15 Schülern informierten sich ein ganzes Jahr lang ausführlich aus allen verfügbaren Quellen incl. dem Internet über Solarenergie. Sie bauten nicht nur die Anlage auf dem Schuldach auf, sondern präsentieren jetzt auch die gesamte Elektronik in einem selbst gebauten Schrank in der Pausenhalle. Dazu bauten und programmierten sie einen Microcomputer, der alle Messdaten anzeigt und es erlaubt, die Leistungsdaten wöchentlich auf einen PC zur weiteren Analyse zu speichern. Ferner bauten sie dazu eine WEB-Seite im Internet (einschließlich der Darstellung von Messwerten!) auf.
Jeden Monat werden jetzt die Daten über die erwirtschaftete elektrische Energie via Internet an das Fraunhoferinstitut in Freiburg übermittelt. Dieses Institut sammelt die Daten aller SONNEonline-Anlagen in Deutschland und wertet sie wissenschaftlich aus.
Die Finanzierung
Die Anlage im Wert von ca. 25000 DM wurde zum größten Teil von der Schleswag im Rahmen des SONNEonline - Projektes der Preussen-Elektra zur Verfügung gestellt. Die Schule musste ca. 4000 DM beisteuern, der Kreis stiftete 1000 DM für die Halterung der Solarmodule.
Danksagungen
Wir bedanken uns bei:
Herrn Löll (Schleswag) für die Bereitstellung der Anlage
Herrn Lass (Kreisverwaltung) für die Beratung bei der Aufstellung der Anlage auf dem Dach und die Metallkonstruktion dazu
der Straßenmeisterei Kappeln für die Überlassung der Betonplatten für das Fundament der Solaranlage
Herrn Hagen (Elektroinstallateur) für die Hilfe bei der Elektroinstallation
Herrn Reimer (Hausmeister) für seine vielen guten Ideen und seine tatkräftige Unterstützung
und vor allem dem Projektkurs "SonneOnline" für seine gute Arbeit!