Umrichter

Reif für die Insel

Auf der spanischen Ferieninsel La Palma kommt es regelmäßig zu Stromausfällen und Netzschwankungen. Wer vom örtlichen Energieversorger unabhängig sein will, produziert seinen Strom selbst – so wie die Betreiber einer Appartement-Finca in La Manchas. Möglich macht dies eine dezentrale Energieerzeugungsanlage der Firma Temes. Den Aufbau des autarken Netzes übernimmt die Umrichtertechnik AFE200 von Gefran.

Ohne Strom geht heutzutage eigentlich so gut wie gar nichts mehr. Wie wichtig eine zuverlässige Energieversorgung ist, wird meist erst im Falle eines Blackouts deutlich. Bleibt der Saft weg, kommt das öffentliche und private Leben fast komplett zum Erliegen – ein Gefühl, das man auf La Palma nur allzu gut kennt. „Die Menschen dort haben sich daran gewöhnt, dass es durchaus drei-, viermal am Tag zu Stromausfällen kommt, dass es starke Netzschwankungen gibt und auch daran, dass die maximale Netzanschlussleistung für jeden Haushalt begrenzt ist. Denn statt einer dreiphasigen gibt es auf der Insel vielerorts nur eine einphasige Versorgung“, erzählt Maik Hohmann, Bereichsleiter Sondersysteme bei der Temes Engineering GmbH. Er weiß, wovon er spricht: Auf einer Finca der Insel haben die Ingenieure von Temes eine autarke, dezentrale Energieversorgung installiert und kennen die Situation vor Ort daher genau.

Energie fürs Urlaubsparadies

La Palma ist die nordwestlichste und drittkleinste der sieben Kanarischen Inseln. Rund 85.000 Einwohner leben auf der 708 Quadratkilometer großen Vulkaninsel, die aufgrund ihrer beeindruckenden Naturlandschaften auch „La Isla Bonita“ – „die schöne Insel“ – genannt wird. Anders als Teneriffa, Gran Canaria oder Fuerteventura blieb La Palma vom Massentourismus weitestgehend verschont und ist insbesondere als Wanderparadies bekannt. 2002 wurde das Eiland von der UNESCO zum Biosphärenreservat erklärt. Nichtsdestotrotz wird nahezu der gesamte Strom für die Insel aus Diesel und Gas erzeugt. Erneuerbare Energien sind erst im Kommen, obwohl ausreichend Ressourcen wie Sonne, Wind, Wasser und Vulkane vorhanden sind.

Vor den Toren der Inselhauptstadt Santa Cruz steht das Kraftwerk Los Guinchos. Es ist das einzige auf La Palma und versorgt alle Haushalte und Unternehmen mit Strom. Doch immer wieder kommt es zu Problemen. Um nicht vom einzigen öffentlichen Energielieferanten abhängig zu sein, setzen die Palmeros zunehmend auf autarke Energieversorgung – wie die Betreiber einer Appartement-Finca in La Manchas. Seit Anfang des Jahres produziert die Ferienanlage in dem kleinen Ort auf der Westseite La Palmas ihren Strom selbst. Errichtet wurde die dezentrale Netzerzeugungsanlage von der Firma Temes.

Mit Sonnenkraft Licht ins Dunkel bringen

Das autarke Energieversorgungssystem umfasst eine 10 kW Photovoltaikanlage, zwei 15 kW Batterielader, einen 22 kWh großen LiFePo-Batteriepuffer, eine Split-Notfall-Nachspeiseeinheit mit 2 x 3 kVA sowie einen Inselwechselrichter mit einer Leistung von 22 kVA. Das gesamte Areal der Appartement-Finca wird so mit Strom versorgt. Dazu gehören unter anderem das Hauptgebäude, alle elektrischen Versorger, der gesamte Poolbereich inkl. Poolheizung, die Waschanlagen und ab Sommer 2018 eine Temes-22kW-Ladesäule.

„Unsere Inselwechselrichter haben zwei entscheidende Vorteile: Sie sind schwarzstartfähig und blindleistungskompensierend“, so Maik Hohmann. Möglich wird dies durch die in den Invertern verbaute Gefran-Einheit vom Typ AFE200 (Active Front End). „Damit sind wir in der Lage, unabhängig von einem Energieversorger dezentral ein Netz zu erzeugen. Gerade in Gebieten, wo es keine oder – wie auf La Palma – selten eine zuverlässige Stromversorgung gibt, ist dies die einzige Möglichkeit, sich selbst verlässlich mit Strom zu versorgen und elektrische Energie nutzen zu können.“ Es entstehen Insellösungen, die völlig unabhängig von Stromausfällen oder Netzschwankungen sind. Das entlastet – sofern vorhanden – das öffentliche Stromnetz und schont durch die Nutzung von erneuerbaren Energien zudem die Umwelt.

Die Netzwerker

Die Temes Engineering GmbH mit Sitz im bayerischen Warngau hat sich in den letzten Jahren auf moderne und intelligente Energiesysteme spezialisiert. Das Unternehmen entwickelt, fertigt und vertreibt Leistungselektroniksysteme (Umrichter, Inverter, Batterielader und Energiespeichersysteme von 5 kW bis 4 MW, sowie ab Sommer 2018 22kW-AC-Ladesäulen und DC-Schnellladesäulen bis 400 kW) und deren Baugruppen. Weiterhin verfügt Temes über Entwicklungskapazitäten in den Bereichen Mechanik, elektrische Hardware, Software, digitale Regelsysteme sowie Entwicklung von Schnittstellen. Ob für Forschungsinstitute, Bahn, Luftfahrt, Verteidigung oder Industrie – stets geht es bei den internationalen Projekten auch um Konnektivität im Hinblick auf Fernwartbarkeit via Internet. So wie bei den Super-CAP-Energiespeichern im Nahverkehr in Portland und Seattle (USA), in Freizeitparks (z.B. in China) oder in industriellen Testanlagen für Automobilzulieferer. Weitere Referenzbeispiele sind das verteilte Antriebssystem des Windkanals mit 4 MW der TU Braunschweig sowie leistungselektronische Systeme und Umrichter/Power Supplies internationaler Grundlagenforschungsinstitute, zum Beispiel im Programm „XFEL@DESY Hamburg“, „Fusionsexperiment Wendelstein 7-X@IPP Greifswald“, PTB Braunschweig sowie Dipol-Magnetstromversorgungen bei sincrotrone Triest Italien.

Smarte Lösungen für smarte Netze

Mit der AFE200 hat Gefran, einer der führenden Hersteller von Komponenten und Systemen zur Automatisierung und Steuerung industrieller Prozesse, eine intelligente und flexible Lösung für Smart-Grid-Anwendungen geschaffen. Dank ihrer On-Grid-/Off-Grid-Funktionalität kann die AFE200 aus einer beliebigen Energiequelle ein Wechselstromnetz generieren (Off Grid). Den mittels Solarenergie, Windkraft, Biomasse, Dieselgenerator o.ä. erzeugten ungeregelten Gleichstrom wandelt die Einspeise-/Rückspeiseeinheit in dreiphasigen Wechselstrom um.

Von Vorteil ist außerdem, dass die AFE200 eine unsymmetrische Lastverteilung erlaubt. Das erhöht die Verfügbarkeit des Systems. Denn gerade in durch die Off-Grid-Funktionalität generierten Netzen kann nicht immer sichergestellt werden, dass die Lasten gleichmäßig auf alle drei Phasen verteilt werden. Auf La Palma ergänzt ein Trenntrafo die Active-Front-End-Einheit. Denn aufgrund der Tatsache, dass der bisher genutzte örtliche Energieversorger nur einphasigen Strom geliefert hat, waren alle angeschlossenen elektrischen Verbraucher einphasig ausgelegt. „Der Trafo ermöglicht es der AFE, ihre volle Leistung auch auf einer Phase darzustellen“, erklärt Hohmann. Die AFE200 punktet darüber hinaus mit einer sehr kleinen harmonischen Netzbelastung von weniger als drei Prozent und verfügt über eine große Anzahl an Feldbusanbindungen, unter anderem Profibus, Profinet, CANopen und Modbus. Gefran bietet die rückspeisefähigen Einspeiseeinheiten für den Leistungsbereich 22 kW bis 2 MW an (als Einzelgerät bzw. Parallel-Konfiguration) und deckt dabei Spannungen von 400 und 690 Volt ab. Die modulare, anpassungsfähige Technologie erleichtert die Installation und ermöglicht eine komfortable Handhabung und flexible Planung.

Temes und Gefran: Ein starkes Team

Bereits seit sechs Jahren arbeiten Gefran und Temes zusammen. Heute nutzen die Warngauer Spezialisten fast die gesamte Produktpalette von Gefran – sie waren es auch, die den entscheidenden Anstoß für die Smart-Grid-Funktionalität der AFE200 gegeben haben. „Wir entwickeln auch eigene AFEs, z.B. für Achterbahnen, Seilbahnen, militärische Anwendungen und Bahntechnik“, erklärt der Ingenieur. „Diese Bereiche erfordern aber besondere Anforderungen, vor allem in puncto Sicherheit. Das führt dazu, dass unsere Komponenten für Haushalts- und Industrieapplikationen überdimensioniert sind. Erst die AFE von Gefran ermöglicht es uns, auch dort aus Kostensicht marktfähige Lösungen anzubieten.“ Zuverlässig, leistungsstark und kompakt – Temes ist mit der Gefran-Technologie so zufrieden, dass die AFE200 längst fester Bestandteil seiner intelligenten Energielösungen ist. Übrigens: Bereits nach drei bis fünf Jahren hat sich die Investition amortisiert.

Damit sich die Kunden in Zukunft bereits vor der Investition live ein Bild machen können, arbeitet Temes aktuell an einem mobilen Vorführmodell. „Wir wollen auf dem Dach eines LKWs ein entsprechendes System installieren. Daran können die Kunden dann ihr Haus oder Hotel anschließen und vier bis sechs Wochen lang unter realen Bedingungen testen, welche Vorteile ihnen die autarke Versorgung bietet“, so Hohmann. Natürlich auch mit an Bord: die AFE200 von Gefran.

Infos zu Ein-/Rückspeiseeinheit

Infos zu Temes Engineering

 

Autor: Giuseppe Savoca ist Vertriebsleiter Antriebstechnik Deutschland der Gefran Group