Antarktis: Solaranlage senkt Dieselverbrauch in Forschungsstation

Die Forschungsstation Troll des Norwegischen Polarinstituts liegt im antarktischen Queen Maud Land auf einer Höhe von 1.275 Meter über dem Meeresspiegel. Bisher wurde sie ausschließlich über einen Dieselgenerator mit Strom und Wärme versorgt. Der dafür nötige Treibstoff muss von einem Forschungsschiff antransportiert werden. Seit kurzem wird der Dieselgenerator von einer Solaranlage mit 7,3 Kilowatt Nennleistung auf dem Dach eines der Stationsgebäude unterstützt. Das Pilotprojekt muss sich dabei unter extremsten Bedingungen beweisen, die Temperaturen liegen zwischen minus 50 und Null Grad Celsius, die Jahresdurchschnittstemperatur liegt bei minus 25 Grad. Die antarktischen Stürme sind zudem teilweise so stark, dass die Forscher die Station kaum mehr verlassen können.
Ausgeschrieben wurde die Solaranlage vom Norwegischen Polarinstitut, den Zuschlag hat das Unternehmen Getek Energy bekommen, das in Norwegen schon einige Erfahrungen mit extremen Photovoltaik-Standorten sammeln konnte. Die verwendeten monokristallinen Module stammen von LG Electronics, die Wechselrichter von Fronius. Als Montagesystem kommt das Flachdachsystem AmbiLight Eco von Ambivolt Energietechnik zum Einsatz. Die starken Temperaturschwankungen und hohen Windgeschwindigkeiten machten allerdings eine Anpassung des Systems an die antarktischen Bedingungen erforderlich.

Das Material für die 7,3-Kilowatt-Pilotanlage wurde mit dem Forschungsschiff Lance zur Station in der Antarktis transportiert. (Foto: Paul Dodd / Norwegisches Polarinstitut)

Im Normalfall reicht es aus, das System entsprechend der Windlasten zu ballastieren, sagt Magnus Moosreiner, Technischer Berater bei Ambivolt. „Auf dem Dach der Forschungsstation Troll muss die Anlage aber Windlasten von knapp vier Kilonewton pro Quadratmeter standhalten.“ Das entspreche Windgeschwindigkeiten von bis zu 288 Stundenkilometern. „Daher mussten zunächst U-Formen aus Stahl mit dem Dach des Stahlcontainers der Station verschweißt werden. Anschließend wurde das aus Aluminium bestehende Montagesystem mit den U-Formen verschraubt. Ein Vorteil des Montagesystems sei unter anderem, dass es über spezielle Schienenverbinder Biegesteifigkeit gewährleistet, ohne den thermischen Längenausgleich bei hohen Temperaturschwankungen zu behindern.
Gute Erträge trotz extremer Bedingungen
Die Antarktis ist nicht der erste Ort, an den man denkt, wenn es um gute Photovoltaik-Standorte geht. Doch tatsächlich sind die Bedingungen gar nicht schlecht, die Einstrahlungswerte sind in etwa mit Standorten in Norddeutschland vergleichbar. „Im antarktischen Sommer sind die Tage sehr lang und die Temperaturen niedrig“, sagt Moosreiner. „Das ist ein Vorteil um hohe Erträge zu erreichen.“ Dass die Solarmodule von Schnee bedeckt werden und der Ertrag dadurch verringert wird, ist Moosreiner zufolge kaum ein Problem. Die Region, in der sich die Station befindet, habe ein kaltes und trockenes Klima. Außerdem wehe der Wind meist so stark, dass kein Schnee auf den Modulen liegen bleibt.
In den Wintermonaten, also zwischen April und August, seien die Erträge hingegen aufgrund des bedeckten Himmels trotzdem sehr gering. „Zwischen May und Juli wird die Anlage wahrscheinlich oft überhaupt keinen Strom produzieren.“ Schon allein deswegen, könne der Dieselgenerator der Station nicht komplett ersetzt werden.
Erzeugung und Verbrauch passen zusammen
Das Erzeugungsprofil der Solaranlage deckt sich laut Moosreiner relativ gut mit dem Verbrauchsprofil  der Station, auch ohne Batteriespeicher. Im Winter halten sich in der Regel nur acht Personen in der Station auf, im Sommer sind es bis zu 40 Personen. Daher sei der Strombedarf der Station im Sommer, wenn der Solarstrom fließt, auch viel höher. Zum Teil werde dann so viel Strom verbraucht, dass die Wärme, die der Dieselgenerator zeitgleich mit erzeugt, nicht mehr sinnvoll genutzt werden könne. „Das verringert die Wirtschaftlichkeit des Dieselgenerators und spricht zusätzlich für den Einsatz der Photovoltaik“, so Moosreiner.
Im ersten Betriebsjahr soll nun zunächst evaluiert werden, wie sich die einzelnen Komponenten der Pilotanlage unter den extremen Bedingungen verhalten. „Sollte man dann sehen, dass es hier oder da noch kleine Probleme gibt, wäre das bei der Größe der Pilotanlage nicht so schlimm“, sagt Moosreiner. „Dann könnte man dies bei der geplanten Erweiterung der Anlage von Beginn an berücksichtigen.“ Auf welche Größe die Anlage in Zukunft noch wachsen soll, steht derzeit noch nicht fest. Die Dächer der Station böten aber genug Platz für mehr al 100 Kilowatt PV-Leistung, meint Moosreiner. Wenn alles gut läuft, könnte die nächste Ausbaustufe der Antarktis-Anlage dann also im nächsten Jahr in Angriff genommen werden. (Mirco Sieg)

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