Fuelsaver – Testand zur Entwicklung und Prüfung von Fuel-Saver-Geräten und Strategien in PV-Diesel-Netzen

Laufzeit: 1.10.2014 - 30.09.2019
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Projekt Leikoba
Kooperationspartner: Steca, Hochschule Kempten
Projektfokus:
© Fraunhofer ISE
»Fuel Saver« Schaltbild
© Fraunhofer ISE
Ansprechzeiten des Teststands.

Weltweit werden in Regionen ohne Netzanschluss viele Dörfer, Städte, Inseln und Industriebetriebe mit Strom aus Dieselgeneratoren versorgt. Der fallende PV-Preis und der langfristig steigende Preis von Dieselkraftstoff macht die Integration von PV in Dieselnetze wirtschaftlich hochinteressant. Der fallende Dieselpreis der letzten zwei Jahre hat allerdings eine Stagnation ausgelöst. Aufgrund von motortechnischen Randbedingungen darf die Dieselgeneratorlast nicht unter 30 – 50% fallen. Um trotzdem in batterielosen Systemen einen hohen PV-Anteil zu erreichen, werden sogenannte »Fuel Saver« eingesetzt, die bei geringer Last und hoher Sonneneinstrahlung die Leistung des PV-Wechselrichters reduzieren.

Zur Entwicklung, Optimierung und zum Prüfen von Fuel-Saver-Geräten und deren Regelstrategien wurde am Institut ein Teststand aufgebaut. Er besteht aus einem PV-Wechselrichter, einem Hochleistungs-Gleichstromgenerator, der das PV-Feld abbildet, einem Dieselgenerator und einer Last, welche die Verbraucher abbildet. Der Hochleistungs-Gleichstromgenerator und die Last werden von einem PC anhand vorgegebener PV- und Lastprofilen gesteuert. Die Ausgangsleistung des Wechselrichters wird von dem Fuel Saver,  in diesem Fall eine frei programmierbare SPS, in Abhängigkeit von der Einspeisung des Dieselgenerators, geregelt.

Es wurde ein schneller Fuel-Saver-Algorithmus entwickelt, der es ermöglicht, die Wirkleistungsabgabe des Wechselrichters auf die Mindestlastschwelle des Dieselgenerators anzupassen und so einen Niedriglastbetrieb des Dieselgenerators zu verhindern. Mithilfe dieser Algorithmen kann der PV-Anteil in PV-Diesel-Systemen auf einen mittleren Deckungsgrad angehoben werden. Dadurch können der Kraftstoffverbrauch, der Kohlendioxid Ausstoß, sowie die Kosten der Energieproduktion in PV-Diesel-Systemen minimiert werden. Zudem wurde während der Erprobung der Regelalgorithmen festgestellt, dass eine schnelle Kommunikation und Reaktion der Regelelemente für die Kraftstoffeinsparung essenziell ist.

Es wurde somit eine Testumgebung geschaffen, mit der weitere Regelalgorithmen und Szenarien entwickelt und getestet werden können. Zudem können Fuel Saver, Wechselrichter und Dieselgeneratoren in diesem Teststand hinsichtlich ihrer Eignung und Optimierung in PV-Diesel-Systemen erprobt werden.