Wasserförderung - Photovoltaikbasierte Pumpsysteme

Hintergrund

Um auch an Standorten, die über kein bzw. kein ausreichendes Wasserkraftpotenzial verfügen, eine Wasserförderung auf Basis regenerativer Energieformen umsetzen zu können, stellen photovoltaikbasierte Pumpsysteme (PVPS) eine sinnvolle Alternative zu wasserkraftbetriebenen Fördereinheiten dar. Durch die Unabhängigkeit von Wasserkraftpotenzialen wird die wirtschaftliche Nutzbarmachung von sehr geringen Abflussmengen ermöglicht. Auch im Hinblick auf die räumlich weit verteilte Siedlungsstruktur können mittels PVPS extrem dezentral gelegene Standorte wie Hofanlagen, Einzelgehöfte und Kleinstsiedlungen erschlossen werden, deren Anbindung an bestehende Versorgungsnetze aufgrund technischer und/oder wirtschaftlicher Aspekte nicht möglich bzw. sinnvoll ist. Begünstigt wird die hohe Anwendbarkeit von PVPS zudem durch stark fallende Anschaffungskosten. So ging bspw. der Preis für kristalline PV-Module mit einer Nennleistung von einem Wattpeak im Zeitraum von 2012 bis 2017 um ca. 45% zurück.

Neben den PV-Modulen zur Wandlung der Strahlungsenergie in elektrischen Strom sind weitere Hauptbestandteile eines PVPS das Entnahmebauwerk, die Einheit aus Förderpumpe und Antriebsmotor sowie die Förderleitung und der Wasserspeicher. Hinzu kommt eine Anlagenperipherie, welche weitere elektrische Komponenten zur Anlagenregelung wie Laderegler, ggf. Frequenzumrichter usw. umfasst.

Schematische Darstellung eines photovoltaikbasierten Pumpsystems mit Benennung der Hauptkomponenten

Die Anwendung von PVPS ist gerade in Vietnam von großem technischem und wirtschaftlichem Interesse, da in nahezu allen Teilen des Landes eine hohe Strahlungsintensität und in den zahlreichen sehr ländlichen Regionen enormer Bedarf im Hinblick auf die Verbesserung der bestehenden Wasserversorgung mithilfe dezentraler Ansätze zu verzeichnen ist.

Zielsetzung

Neben einer unmittelbaren Verbesserung der Versorgungssituation für die Bevölkerung in der Region Dong Van sollen durch die pilothafte Implementierung von PVPS praxisrelevante Erfahrungswerte für künftige Multiplikationsvorhaben bereitgestellt werden. Zur Identifikation geeigneter Standorte im Projektgebiet wird eine GIS-basierte Analyse durchgeführt, wobei u.a. die Lage von unterirdischen und oberirdischen Wasservorkommen mit den lokalen Siedlungsstrukturen sowie mit verfügbaren Strahlungskarten räumlich verschnitten wird.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Entwicklung einer hocheffizienten Exzenterschneckenpumpe mit neuartiger Verdrängergeometrie und hoher Toleranz gegenüber Feststoffbelastung. Ergänzend soll eine innovative Regelungstechnik entwickelt werden, um die automatisierte Detektion und Beseitigung von Verstopfungen durch die Pumpe selbst zu ermöglichen. Diese selbsttätige Schutzeinrichtung ist nicht auf den Einsatz in PVPS beschränkt und bietet daher vielseitige Anwendungsmöglichkeiten in Pumpsystemen für unterschiedlichste Einsatzzwecke.