Solarenergie für die Geowissenschaft – »EVEREST« versorgt Messstationen zuverlässig mit Strom

Die Hochwasserkatastrophe in Bayern und Ostdeutschland im Jahr 2002 oder die Tsunami-Katastrophe in Südostasien an Weihnachten 2004 haben es drastisch vor Augen geführt: Für verlässliche Wettervorhersagen und rechtzeitige Warnungen vor Naturkatastrophen wie Lawinen, Hochwasser oder Stürmen ist die rechtzeitige Ermittlung von genauen Umweltdaten unabdingbar. Messungen dieser Art werden heutzutage fast ausschließlich von automatisch betriebenen geowissenschaftlichen Messstationen ausgeführt. Weitab vom Stromnetz gelegen versorgen sich diese Stationen selbstständig und in der Regel durch ein Solarmodul.

Zahlreiche geowissenschaftlich gut geeignete Messstandorte können derzeit jedoch noch nicht erschlossen werden: Die notwendige Energie ist unter den gegebenen Umwelt- und Einsatzbedingungen entweder gar nicht oder nur mit nicht vertretbaren Kosten verfügbar. Ein Beispiel: An einer ausgesetzten Stelle in einem lawinengefährdeten Gebiet in den Alpen würde eine Windmessstation die Vorhersagewahrscheinlichkeit von Lawinenabgängen deutlich erhöhen. Die konventionelle Versorgung mit Solarstrom allein könnte den Energiebedarf der Station aber nicht ausreichend decken, da in Schlechtwetterperioden zusätzlich Energie zur Beheizung der Messsensoren benötigt wird. Die Folge sind saisonale Datenverluste.

»Mit der Entwicklung von modularen hybriden Energiesystemen wollen wir erreichen, dass auch netzferne Messstandorte mit einem erhöhten Energiebedarf ganzjährig sicherer und kostengünstiger als bisher betrieben werden können«, erläutert Matthias Vetter, Leiter des Projekts am Fraunhofer ISE. »Die in so genannten EVEREST-Boxen kombinierten hybriden Energiesysteme bestehen aus Photovoltaik-Anlagen und Batterien, die um Zusatzenergieerzeuger wie Stirling-, Wind- oder thermoelektrischen Generatoren sowie Brennstoffzellen ergänzt werden. Dadurch«, so Vetter weiter, »können wir Messstationen mit einem Spitzenleistungsbedarf von bis zu 1 000 Watt versorgen«. Herzstück des Systems ist ein innovatives Energiemanagementsystem (EMS), welches das Fraunhofer ISE zusammen mit der Elektronikfirma Pairan in Kassel entwickelt. Das EMS vernetzt die einzelnen Energieerzeuger miteinander und übermittelt Informationen über den Betriebszustand an den Betreiber der Messstation.

Neben der Komponentenabstimmung und der Entwicklung des EMS bilden mehrmonatige Feldtests den dritten Schwerpunkt des Verbundprojekts. Um die Betriebssicherheit unter möglichst extremen Umwelt- und Einsatzbedingungen zu testen und zu optimieren, werden die EVEREST-Boxen in den Alpen, im Schwarzwald, in einem Flusstal sowie auf einer Meeresplattform betrieben.

Die EVEREST-Boxen können in nahezu allen Bereichen der Messtechnik eingesetzt werden: Das Anwendungsspektrum reicht von geowissenschaftlichen Messstationen über Stationen zur Umweltbeobachtung, zur Waldschadensforschung und zur Klimaforschung bis hin zum Einsatz in anderen Branchen wie beispielsweise der Telekommunikation, der Verkehrstechnik oder der Sicherheitstechnik. Denn auch hier wächst der Bedarf an autarker Stromversorgung von technischen Anlagen ständig.

Das Projekt »EVEREST« wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert und hat ein Volumen von rd. einer Million Euro.

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