Solarboot-Reviere

Quelle des Beitragsbildes: http://www.grida.no/graphicslib/detail/natural-resource-solar-power-potential_b1d5, Designer: Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Agenda

Ob ein Revier für Solarboote geeignet ist hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Aus energetischer Sicht ist entscheidend, ob die verfügbare Solarstrahlung für das geforderte Nutzungsprofil ausreicht. Dabei ist insbesondere die saisonale Nutzung zu berücksichtigen. Beim Entwurf von stationären, netzgebundenen Photovoltaikanlagen wird üblicherweise die ganzjährige Nutzung vorausgesetzt. Solarboote werden jedoch je nach Zweck (Forschung, Freizeit) nicht unbedingt ganzjährig genutzt, sondern oft nur in der Sommersaison.

Darüber hinaus sind die klassischen Überlegungen zur Abstimmung von Revier und Boot zu berücksichtigen: z.B. Konstruktion, Stabilität und Klassifikation des Bootes, notwendiger bzw. gewünschter Grad der Autarkie, Größe und Qualifikation der Besatzung, Zweck der Reise, klimatische Bedingungen, Infrastruktur an Land.

Die Solar-Eignung eines Reviers lässt sich bei bekannten Schiffseigenschaften mit frei verfügbaren Tools abschätzen. Die Europäische Kommission stellt auf ihrer Website http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php ein Werkzeug zur Verfügung für die Abschätzung der Leistung verschiedener Solar-Installationen, u.a. auch für Inselsysteme, die nicht an das Netz angebunden sind – das entspricht einem Solarboot.

Hinweis: alle Grafiken auf dieser Seite sind Bildschirmkopien aus diesem Werkzeug.

Reviere im Vergleich am Beispiel der SolarWave

Betrachtet man die Karten Europas und Afrikas mit der jährlichen Solarstrahlung erwartet man, dass in Europa nur die Mittelmeerregion für Solarboote geeignet ist. Dies ändert sich bei saisonaler Betrachtung auf Monatsbasis.

In Afrika fällt auf, dass in der Äquator-Region die Sonnenstrahlung deutlich schwächer als in etwas höheren Breitengraden ist. Dies ist durch die hohen Regenfälle und starke Wolkenbildung zu erklären. Die Kanarischen Inseln, die Kapverden, das Rote Meer und die arabische Halbinsel weisen die höchsten Strahlungswerte auf.

Zu berücksichtigen sind bei den beiden Strahlungskarten, dass verschiedene Farbskalen verwendet wurden!

Für die Berechnung wurden die Daten der SolarWave aus dem Jahre 2015 verwendet. Für den Verlauf des Verbrauchs wurde die Standardkurve des Tools verwendet. Bei weiteren Untersuchungen werden die auf den Messungen basierenden Verbrauchsdaten eingesetzt.

Die Berechnungen wurden für Preveza (Griechenland), Santa Cruz de Tenerife (Spanien, Kanarische Inseln, westlich von Marokko), Edinburgh (Schottland) und Fehmarn (Deutschland, Ostsee) durchgeführt mit 25 kWh und 50 kWh geplantem täglichem Verbrauch. Die Berechnungen liefern statistische Daten über die Ladung und Entladung der Batterie: durchschnittliche Zahl der Tage mit Entladung bis zur eingestellten Entladungsgrenze von 10% und Tage mit vollständiger Ladung sowie Histogramme des Ladungszustands.

Zu beachten ist, dass es sich hier um Berechnungen auf der Basis von Satelliten-gestützten Messungen im Zeitraum zwischen 2007 und 2011 handelt – eigene Messungen liegen für diesen Zeitraum nicht vor.

GR Preveza

An keinem Tag kann der geforderte Verbrauch von 50 kWh zu 100% durch die Solarstrahlung gedeckt werden – auch nicht in den Sommermonaten von Mai bis September. Von Mai bis August werden durchschnittlich mindestens 32 kWh erreicht. Der Dieselgenerator (10 kW) müsste zwischen 14 kWh im Juli und 20 kWh im September ergänzen, das entspricht ca. 1,5 bis 2,0 Stunden tägliche Betriebszeit und einem Dieselverbrauch zwischen 6 und 8 l.

GR Preveza, 25 kWh

Von Mai bis August wird die gewünschte Energie von 25 kWh täglich durch die Solarzellen erreicht. April und September erreichen immerhin noch 23 kWh täglich, also 90% der gewünschten Energieversorgung.

ES Santa Cruz de Tenerife, 50 kWh

Im Sommer kann auch auf den Kanarischen Inseln ein täglicher Ertrag von 30 – 36 kWh erwartet werden. Der Spitzenwert von etwas mehr als 36 kWh ist im Juli erreicht und fast identisch zu dem Wert von Griechenland. Die ohne größere Einschränkungen nutzbare Saison ist jedoch deutlich länger als in Griechenland und reicht von März bis Oktober. Im Winter sinkt der durchschnittliche Tagesertrag nicht unter 20 kWh – das ist im Vergleich zu Preveza (Minimum im Dezember: 8,6 kWh) mehr als doppelt so viel.

ES Santa Cruz de Tenerife, 25 kWh

Wenn aufgrund des Nutzungsprofils nur ein Ertrag von 25 kWh täglich benötigt wird sind die Monate März bis Oktober ohne Einschränkung nutzbar. Auch die restlichen Monate liefern dann noch immerhin 80% der gewünschten Energie.

DE Fehmarn, 50 kWh

Zwischen Mai und Juli sind die Erträge am höchsten. Dank der sehr langen Tage werden im Juni Erträge erreicht, die mit 33 kWh täglich fast das Niveau der Sommermonate in Griechenland (36 kWh) oder auf den Kanarischen Inseln (37 kWh) erreichen. Im Winter reicht der Ertrag nur noch für die Erhaltungsladung der Batterien…

DE Fehmarn, 25 kWh

April bis August, sind geeignete Monate (mit einem verfügbaren Energieertrag von mindestens 90% des gewünschten Ertrags (September: knapp 80%). Mai bis Juli sind ohne Einschränkung geeignet.

UK Edinburgh, 50 kWh

Der Sommer ist in Schottland relativ kurz. Der maximale Ertrag wird im Mai erreicht mit 28 kWh. Über den ganzen Sommer betrachtet (Mai – Juli) liegt der Ertrag im Mittel bei 25 kWh. Das reicht nur aus für das Szenario mit geringem Energiebedarf (25 kWh täglich). Schon im August liegt die Strahlungsenergie auf vergleichbarer Höhe wie im Dezember auf Teneriffa. Bei diesem Szenario läuft der Generator täglich 2-3 Stunden.

UK Edinburgh, 25 kWh

Von April bis August ist der Einsatz beim Szenario mit geringem Energiebedarf möglich. Mit regelmäßigem Generatoreinsatz (mehrmals pro Woche) muss gerechnet werden.

Zusammenfassung

In Griechenland ist der Einsatz eines Solarbootes von März bis Oktober mit Einschränkungen und von Mai bis August uneingeschränkt möglich. Auf den Kanarischen Inseln ist der ganzjährige Einsatz von Solarbooten möglich. Nur im Winter (November – Januar) sind Einschränkungen zu erwarten. Aber selbst im Dezember sind Erträge zu erwarten, die in Griechenland im Oktober oder in Edinburgh im August erreicht werden. Die Berechnungen zeigen, dass der Einsatz von Solarbooten auch in den nördlichen Regionen Europas (UK, DE) in den Sommermonaten (Mai – Juli) möglich ist. Mit Einschränkungen gilt dies auch für April und August. In den Wintermonaten sinkt der Ertrag im Norden jedoch auf weniger als 2 kWh täglich mit sehr hoher Schwankungsbreite. Hier ist ein geordneter Betrieb nicht mehr möglich.