Solar zuerst, Generator in Reserve:
das Hybridsystem im Tschad
In der Region Abéché, im Osten des Tschad, versorgt eine Bohrung einen Ort und sein Vieh mit 100 m³ pro Tag. Der vorhandene Generator soll als Reserve erhalten bleiben und automatisch anspringen, sobald die solare Produktion nicht mehr ausreicht. Die Studie behandelt diese hybride Architektur und die Deckung durch die vorhandenen Speicher.
Der Bedarf, wie die NGO ihn formuliert
Das Wasser eines sahelischen Ortes lässt sich nicht verhandeln: die Bewohner, die durchziehenden Herden, der kleine Gemüseanbau der Nebensaison. Das Netz stützt sich auf einen Wasserturm und Bäche mit insgesamt 95 m³, bisher mit Diesel befüllt. Das Ziel der Vereinigung ist nicht, den Generator abzuschaffen: Es ist, ihn zum Schweigen zu bringen. Solar als Hauptquelle, der Generator als automatische Reserve, ohne menschliches Eingreifen.
Der Tschad ist ein erprobtes Terrain des Solarpumpens: Dokumentierte Anlagen laufen dort seit über zehn Jahren, auch bei größeren Wasserversorgungen als dieser, oft getragen von NGOs und Vereinigungen internationaler Solidarität. In der Sahelzone kostet die im Diesel erzeugte kWh 3 bis 4 Mal so viel wie die solare kWh: Jede genutzte Sonnenstunde ist eine gesparte Generatorstunde.
Die Eingabedaten in LE LAB
Wenige Minuten Eingabe genügen. Die Referenzstadt für die Sonneneinstrahlung ist Abéché, im Herzen der Projektregion. Bohrung auf 50 m, Förderhöhe von 15 m zum Wasserturm, 200 m Leitung: Die Gesamtförderhöhe wird automatisch berechnet, 72 m. Und eine Antwort wiegt schwerer als die anderen: Stromreserve, ja. Sie ist es, die die Studie zu einer hybriden Lösung lenkt.
Die Zusammenfassung vor der Berechnung: Neun Antworten genügen, die Gesamtförderhöhe wird für Sie berechnet.
Was LE LAB vorschlägt: eine 100 % hybride Lösung
Die gewählte Lösung ist eine LORENTZ PSk3-15 mit dem Pumpenende C-SJ17-11, und die Kachel kündigt es selbst an: „100 % hybrid“. Das Solarfeld zählt 17 Module zu 515 Wp in einem einzigen Strang, also 8.755 Wp, für eine durchschnittliche Produktion von 110,5 m³ pro Tag, von 83,1 m³/Tag im August bis 128,0 im Februar. Der einzelne Strang ist keine Laune: Der Regler PSk3 arbeitet mit Hochspannung, und das Feld passt sich strangweise an. Die Pumpe ist für höchstens 25 m³/h und 90 m ausgelegt: Bei der Förderhöhe des Projekts, 72 m, bleibt sie innerhalb ihrer Kennlinien.
Die Lösung auf einen Blick: Die Angabe „100 % hybrid“ wird von der Pumpe selbst getragen.
Die Produktion, Monat für Monat: die sahelische Sonne trägt die Trockenzeit
Über sechzehn Jahre PVGIS-Einstrahlungshistorie der Region liegen neun Monate über der Linie von 100 m³ und drei darunter: Juni mit 94,2 m³ pro Tag, Juli mit 84,8 und August mit 83,1, mitten in der Regenzeit, bei einem schlechtesten beobachteten August von 5,0 kWh/m²/Tag. Die Niederschlagskurve zeigt das Klima von Abéché: 0 mm im Januar, 181 mm im August. Das Solarsystem allein trägt die Trockenzeit; in der Regenzeit übernimmt der Generator.
Der kritische Monat wird angezeigt: August, 83,1 m³/Tag für 100 geforderte. Die blaue Linie ist der monatliche Niederschlag.
Der typische Augusttag erreicht eine Spitze von 15,2 m³/h bei 88,2 m³ produzierter Menge, 88 % des Bedarfs dieses Tages.
Die Reservoirs von 95 m³, und was dem Generator bleibt
LE LAB simuliert den Wasserspeicher Tag für Tag über sechzehn Jahre PVGIS-Wetterhistorie. Mit den bestehenden 95 m³ sind 313 von 365 Tagen allein durch die Sonne vollständig gedeckt. Die Anwendung meldet eine unzureichende Deckung: Es bleiben im Durchschnitt 52 Tage pro Jahr, von Juni bis August konzentriert, bei 74 % des Bedarfs, ein jährliches Defizit von 1.341 m³ von 36.525, also 3,7 %. Die ungünstigste Phase der sechzehn Jahre reicht vom 9. Mai bis zum 30. August 2012, 114 Tage schwacher Sonne. Genau das ist die Aufgabe des Generators.
Die Referenzwerte zeigen den Preis der reinen Solarlösung: 811 m³ an Reservoirs statt der vorhandenen 95 m³. Niemand betoniert das, wenn schon ein Generator vorhanden ist.
Die Herstellerkennlinien am realen Betriebspunkt
Die Q/H-Kennlinien der Pumpe, erstellt aus den offiziellen LORENTZ-Daten, Förderhöhe des Projekts hervorgehoben: 18,5 m³/h bei 72 m. Die C-SJ17-11 verträgt bis zu 25 m³/h und 90 m: Bei dieser Förderhöhe bleibt die Pumpe innerhalb ihrer Kennlinien, und es ist die verfügbare Solarleistung, die die Fördermenge bestimmt.
Fördermenge nach verfügbarer Leistung, je Förderhöhe. Die gelbe Kurve ist die des Projekts, bei 72 m.
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