Photovoltaik
Solarenergie für die Kirnitzschtalbahn
Die Oberelbische Verkehrsgesellschaft Pirna-Sebnitz mbH (OVPS) bemühte sich Ende 1992 um die Wiedererrichtung einer eigenen Bahnenergieversorgung. Ziel war es, Tradition mit innovativen Technologien zu verbinden. Im August 1993 bestätigten das Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFT) im Rahmen seines Förderschwerpunktes „Erneuerbare Energien und rationelle Energieverwendung“ sowie das Sächsische Staatsministerium für Wirtschaft und Arbeit das gemeinsam geförderte Pilot- und Demonstrationsprojekt "Photovoltaische Teilstromversorgung der Kirnitzschtalbahn“.
Für die Errichtung der geplanten Photovoltaikanlage (PV-Anlage) stand die Südseite des Betonsatteldaches der Wagenhalle mit 40 m Länge und 9 m Breite zur Verfügung. Auf diesen 360 m² sollte die Anlage möglichst in einer Fläche über dem in der Mitte des Daches befindlichen Lichtschacht aufgeständert werden, da die Neigung des Daches mit nur 16 ° gegen die Horizontale zu gering war. Die Südausrichtung hingegen war mit 12 ° nach Südwesten nahezu ideal. Genaue Winkelmessungen in der Dachmitte ergaben, dass aufgrund der Lage im Tal in den Monaten Dezember bis Januar eine Vollabschattung nicht vermeidbar sein würde. Das Konzept der Anlage musste also diese Tatsache sowie die stark schwankende Energieabnahme durch die Triebwagen berücksichtigen.
Das gleichzeitige Anfahren von mehreren Zügen sollte dabei jederzeit gewährleistet sein. Die in Fahrplanpausen und in Schwachlastzeiten anfallende solare Überschußenergie sollte möglichst für das Depot zur Verfügung stehen, und darüber hinaus eventuell noch vorhandene Restenergie sollte in das Mittelspannungsnetz des Energieversorgungsunternehmens (EVU) zurückgespeist werden. Selbstverständlich musste das ganze Projekt auch mit der Unterstützung des BMFT und des Landes Sachsen für die OVPS finanzierbar bleiben.
Aufgrund der örtlichen Verhältnisse wurden mehrere Anlagenvarianten diskutiert. Die Entscheidung fiel für einen Parallelbetrieb von Netz und Solaranlage. Diese Lösung ergab den besten Systemwirkungsgrad bei vertretbaren Investitionen.
Der entscheidende Vorteil des Netzparallelbetriebes von Solarstromanlagen ist, dass die Solarenergie vollständig genutzt wird, und zwar entweder von den Verbrauchern direkt oder vom Netz. Es ist somit keine Zwischenspeicherung der Solarenergie notwendig, die immer mit Verlusten verbunden ist.
Wegen der Vollabschattung im Winter wurden statt eines Wechselrichters mit 40 kVA Nennleistung für die gesamte Anlage acht kleinere Geräte mit je 5 kVA Nennleistung gewählt, um durch passende Steuerung vor allem den Wirkungsgrad im Teillastbereich zu verbessern und die Eigenleistungsaufnahme zu verringern.
Technische Parameter und Komponenten der Photovoltaikanlage der Kirnitzschtalbahn
| Funktionsprinzip | Netzparallelbetrieb |
|---|---|
| Generatorneigung | 37 ° |
| Generatorausrichtung | 12 ° SSW |
| Modulanzahl | 42 × 18 = 756 |
| Modulgesamtfläche | 36m × 9,1m = 325 m² |
| Nennspannung eines Moduls | 17,4 V |
| Module pro Strang | 18 |
| Anzahl der Stränge | 42 |
| Generatornennspannungbei 1000 W/m² | 313,2 V |
| größte Leistung | 40,1 kW |
| Zahl der PV-Abzweige | 6 |
| Zahl der Wechselrichter | 6 |
| Ausgangsnennleistung der Wechselrichter | 6 kVA |
| Einspeisung der Wechselrichter | einphasig |
Betriebserfahrungen
Die nach mehr als 13jährigem Dauerbetrieb der Anlage erzielten Ergebnisse erfüllen die Erwartungen und bestätigen die Richtigkeit des technischen Konzeptes. Während dieser Zeit arbeitete die Anlage ohne nennenswerte Ausfälle, abgesehen von Störungen im Betrieb der Wechselrichter, die durch Spannungsspitzen aus dem Mittelspannungsnetz infolge Blitzeinschlägen in die Freileitung verursacht wurden.
Im Jahr 2006 erfolgte der Austausch aller Wechselrichter auf einen neuen, effektiver arbeitenden Typ.
An sehr sonnenreichen Tagen in den Monaten Mai bis August erzeugte die Anlage sogar mehr Energie als von den Triebwagen verbraucht werden konnte und wurde somit zur umweltfreundlichen Energiequelle für den Ort Bad Schandau.
Innovation – das Endziel
Ein Hauptziel der Überlegungen zur Installation der PV-Anlage war es, den Schadstoffanfall bei der Erzeugung der zum Betreiben der Kirnitzschtalbahn notwendigen elektrischen Energien zu reduzieren. Die PV-Anlage vermeidet bei fast 30 Mwh/a Ertrag die Entstehung von 34 t/a Kohlendioxid.
Auch wenn photovoltaische Stromerzeugung heute betriebswirtschaftlich ohne staatliche Förderung noch unrentabel ist, so können doch ihre wichtige ökologische Bedeutung und ihr Entwicklungspotential nicht übersehen werden. Das Miteinander von Landschaftsschutz, Erholung und touristischer Verkehrsanbindung in einem besonders sensiblen Bereich des Nationalparks Sächsische Schweiz stellt in dieser Hinsicht eine beispielhafte Lösung dar. Die Nutzung erneuerbarer Energiequellen in einem derartigen Verbund ist erstmalig in Deutschland.