Solar zuerst, Generator in Reserve:
das Hybridsystem im Tschad
In der Region Abéché, im Osten des Tschad, leben ein Ort und sein Vieh vom Wasser einer Bohrung: 100 m³ pro Tag, ohne einen Tag Pause. Der Generator, der heute alles leistet, kostet ein Vermögen an Diesel, das über die Straße herangeschafft wird. Die NGO, die die Gemeinde begleitet, ist in ihrer Anfrage klar: auf Solar umstellen, den Generator behalten, und die Umschaltung zwischen beiden soll von niemandem abhängen. So entsteht diese hybride Dimensionierung in LE LAB, der Anwendung zur Dimensionierung von Solarpumpensystemen, mit echten Screenshots und Zahlen.
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, 75 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 PSk3-7 mit dem Pumpenende C-SJ12-15, und die Kachel kündigt es selbst an: „100 % hybrid“. Das Solarfeld zählt 26 Module zu 450 Wp in zwei Strängen zu je dreizehn, also 11.700 Wp, für eine durchschnittliche Produktion von 114,6 m³ pro Tag. Die Stränge zu dreizehn Modulen sind keine Laune: Der Regler PSk3 arbeitet mit Hochspannung, zwischen 400 und 850 V, und das Feld passt sich strangweise an. Dieses großzügige Feld gegenüber dem 5,5 kW Motor hat einen Vorteil: Die Pumpe erreicht schon morgens ihre volle Leistung und hält sie bis in den späten Nachmittag.
Die Lösung auf einen Blick: Die Angabe „100 % hybrid“ wird von der Pumpe selbst getragen.
Die Produktion, Monat für Monat: die sahelische Sonne trägt das Jahr
Über sechzehn Jahre reale Sonneneinstrahlung der Region liegen alle zwölf Monate über der Linie von 100 m³. Der Tiefpunkt liegt im August, mitten in der Regenzeit: 106,6 m³ pro Tag, immer noch 6 % über dem Bedarf, 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 schon den typischen Tag über das ganze Jahr; der Generator existiert nur noch für die schlechten Tage.
Der kritische Monat wird angezeigt: August, 106,6 m³/Tag für 100 geforderte. Die blaue Linie ist der monatliche Niederschlag.
Der typische Julitag: ein Plateau um 13 m³/h von 9 bis 15 Uhr, 100,7 m³ produziert. Das großzügige Feld verbreitert das Plateau, es macht den Tag.
Die Reservoirs von 95 m³, und was dem Generator bleibt
LE LAB simuliert den Wasserspeicher Tag für Tag über sechzehn Jahre reales Wetter. Mit den bestehenden 95 m³ sind 362 von 365 Tagen allein durch die Sonne vollständig gedeckt. Es bleiben im Durchschnitt 3 Tage pro Jahr bei 74 % des Bedarfs, ein jährliches Defizit von 78 m³ von 36.525, also 0,2 %. Die ungünstigste Phase der sechzehn Jahre: zehn Tage schwacher Sonne im Januar 2009. Genau das ist die Aufgabe des Generators.
Die Referenzwerte zeigen den Preis der reinen Solarlösung: 432 m³ an Reservoirs, um jeden Tag der sechzehn Jahre zu decken. 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: 13,1 m³/h bei 75 m, und LE LAB gibt ehrlich an „am Maximum der Pumpe“. Die C-SJ12-15 verträgt bis zu 23 m³/h und 100 m: Bei dieser Förderhöhe schöpft das System seine Pumpe voll aus, und es ist der Regler, der die Leistung begrenzt, nicht die Sonne.
Fördermenge nach verfügbarer Leistung, je Förderhöhe. Die gelbe Kurve ist die des Projekts, bei 75 m.
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