Zuverlässige Stromversorgung für Windmesssysteme

In vielen technischen Anwendungen kommt es auf verlässliche, kontinuierliche Messdaten an. Besonders bei Windmesssystemen – wie z. B. LiDAR-, SODAR-Sensoren oder Messmasten zur Erfassung von Windgeschwindigkeit, -richtung und -profilen – ist eine stabile Energieversorgung entscheidend für aussagekräftige Messkampagnen. Gerade wenn Standorte fernab von öffentlichen Stromnetzen liegen, stellt die Stromversorgung eine der größten Herausforderungen dar.

Warum braucht man autonome Stromversorgung für Windmessgeräte?

Windmessgeräte werden häufig an abgelegenen Orten installiert, z. B.:

• auf potenziellen Windparkflächen,
• in schwer zugänglichem Gelände,
• weit entfernt von öffentlichen Stromanschlüssen.

Dort ist kein Netzanschluss verfügbar, dennoch müssen die Geräte über lange Zeiträume – teils bis zu 12 Monate – zuverlässig betrieben werden. Gerade bei Dauer- oder Langzeitmessungen ist dies absolut kritisch, da unvollständige oder ausfallende Messserien die Datenauswertung erheblich beeinträchtigen.

Zusätzlich können Windmessgeräte im Winter oder bei extremen Temperaturen zusätzliche Verbraucher haben (z. B. Beheizung), die den Energiebedarf deutlich erhöhen und die Versorgung weiter verkomplizieren.

Herausforderungen bei netzferner Stromversorgung

Die typischen Schwierigkeiten für die Energieversorgung dieser Systeme sind:

• Keine Netzanschlussmöglichkeit
  Viele Messstationen stehen dort, wo es keinen Anschluss an das öffentliche Stromnetz gibt – das macht eine autarke Energieversorgung unverzichtbar. 
  
  
• Schwankender oder unzureichender Solarertrag
  Solarenergie allein ist wetterabhängig. In nördlichen Breiten, im Winter oder bei langanhaltender Bewölkung liefert Photovoltaik nicht immer genug Energie, insbesondere dann, wenn zusätzliche Lasten wie Heizungen dazukommen.
  
  
• Batterien allein reichen oft nicht
  Batterien bieten Speicher, aber bei längeren Perioden ohne Solarstrom müssen sie häufig nachgeladen werden oder sind schlicht nicht groß genug für eine autarke Langzeitversorgung.
  
  
• Wartungsaufwand & Betriebskosten
  Fossile Generatoren, regelmäßig zu wechselnde Batterien oder andere provisorische Lösungen bedeuten hohen Wartungs- und Personaleinsatz – was insbesondere an abgelegenen Standorten teuer und aufwendig ist.

Lösungsansatz: Autarke Energieversorgung mit Brennstoffzellen

Eine moderne und effektive Lösung für diese Herausforderungen sind Brennstoffzellen-basierte Stromversorgungen – insbesondere als Hybridlösung kombiniert mit Solarenergie und Batteriespeichern.

Warum Brennstoffzellen?

Brennstoffzellen erzeugen elektrische Energie direkt aus einem chemischen Brennstoff (z. B. Methanol oder Wasserstoff), mit hoher Effizienz und geringem Emissionsausstoß. Sie bieten verschiedene Vorteile gegenüber traditionellen netzfernen Energiequellen.

• Wetterunabhängiger Betrieb
  Im Gegensatz zu rein photovoltaischen Systemen sind Brennstoffzellen nicht von Sonne oder Wind abhängig.
  
  
• Keine beweglichen Teile → hohe Zuverlässigkeit
  Geringerer mechanischer Verschleiß bedeutet längere Laufzeiten ohne Ausfall oder Wartungsbedarf.
  
  
• Kontinuierliche Stromversorgung
  Selbst bei sehr geringem Solarertrag oder im Winterbetrieb liefert das System zuverlässig Energie für alle Komponenten.
  
  
• Kombination mit Energiespeichern möglich
  In Hybridkonfigurationen übernimmt die Brennstoffzelle die Grundversorgung, während Solar und Batterie kurzfristige Lastspitzen decken oder überschüssige Energie speichern.

Diese Eigenschaften machen Brennstoffzellen zu einem besonders geeigneten Baustein bei der Stromversorgung von netzfernen Windmesssystemen, die über lange Zeiträume zuverlässig Daten erfassen müssen.

Exemplarisches Lösungsszenario: Autarke Stromversorgung einer Windmessstation

Ein praxisnahes Beispiel für eine autonome Stromversorgung kombiniert mehrere Ansätze:

Systemkomponenten

• Brennstoffzelle als Hauptenergiequelle
  liefert kontinuierlichen Strom unabhängig von Solarertrag.
• Photovoltaikmodule zur Ergänzung
  decken tagsüber und bei gutem Wetter große Teile des Energiebedarfs.
• Batteriespeicher
  puffert kurzfristige Lastschwankungen und ermöglicht energieeffiziente Lastspitzenversorgung.

Funktionsweise im Betrieb

Tagsüber liefert die Solarenergie einen Großteil des Bedarfs. Überschussenergie wird in Batterien gespeichert.
In Zeiten geringer Sonneneinstrahlung oder im Winterbetrieb übernimmt die Brennstoffzelle zuverlässig die Energieversorgung – auch für zusätzliche Verbraucher wie Heizungen.
Der Batteriespeicher sorgt für stabile Versorgung bei Lastspitzen und gleicht zeitweilige Schwankungen aus.

Vorteile dieser Lösung

Rund-um-die-Uhr Energie für Sensorik, Datenlogger, Kommunikation und Peripherie.
Wenig Wartungsaufwand über Messkampagnen von mehreren Monaten.
Hohe Betriebssicherheit selbst bei schwierigen Wetterbedingungen oder abgelegenen Standorten.

Dieses Beispiel veranschaulicht, wie moderne Brennstoffzellen-Hybridsysteme die Herausforderungen netzferner Stromversorgung in der Messtechnik elegant und zuverlässig lösen können – insbesondere dort, wo klassische Lösungen wie Dieselgeneratoren oder alleinige Solarversorgung an ihre Grenzen stoßen.