erneuerbare energie - Zeitschrift für nachhaltige Energiezukunft

Photovoltaik

Betriebsergebnisse und Projekte

Nicht nur eine einfache Lärmschutzwand! PV-Anlage an der A2

Neue Wege beschreitet die Straßen- und Finanzierungsgesellschaft ASFINAG in Zusammenarbeit mit dem Amt der Steiermärkischen Landesregierung auf der A2 im Abschnitt Gleisdorf Süd bis Gleisdorf West. Aufgrund der zunehmenden Verkehrsbelastung und der damit verbundenen Lärmentwicklung war ein Handlungsbedarf im Abschnitt Gleisdorf gegeben. Die Idee war, nicht einfach eine Lärmschutzwand zu erhöhen, sondern diese auch sinnvoll zu nutzen.
Die Idee der Energiegewinnung durch Nutzung der Fundamente und Konstruktion einer Lärmschutzwand ist zwar nicht neu, dafür aber das Gesamtkonzept, das hier erstmals angewandt wird. Erstmals in Österreich wird eine Verkehrsregelung verwirklicht, die direkt von einer Lärmmessung abgeleitet wird. Auf einer Gesamtlänge von etwa 1.300 m wird die notwendige Lärmschutzwanderhöhung mittels Solarzellen durchgeführt. Die Kosten für den Solargenerator betragen etwa ÖS 12,0 Mio.
Zwei wesentliche Vorteile befürworteten diese Kombination: zunächst erfolgt durch die Erhöhung der Lärmschutzwand eine Reduzierung der Lärmbelastung für die Anrainer. Der andere Vorteil ist, dass durch Einsparung von Fundamenten und Konstruktionsteilen eine wesentliche Kostenreduktion für die umweltfreundliche Energieerzeugung mittels eines Solargenerators erreicht wird. Die Förderung von Solarstrom und die Nutzung von vorhandenen Infrastrukturen entlang von Autobahnen machen die Solarstromerzeugung rentabel.

Abbildung 1: Geplante PV-Lärmschutzwand entlang der A2 im Abschnitt Gleisdorf Süd bis Gleisdorf West. Auf einer Länge von 1,3 Autobahnkilometer liefern 1.600 m² Solarzellen eine Spitzenleistung von 100 kW

Pro Jahr sollen mindestens 85.000 kWh erzeugt und ins öffentliche Netz gespeist werden. Aufgrund der Nähe zur Fahrbahn sind jedoch bei der Errichtung von Solargeneratoren einige Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. So besteht durch die Unfallgefahr und die damit verbundene Beschädigung oder Zerstörung der Lärmschutzwand bzw. Solarmodule und der Stromleitungen eine höhere Gefahr von Fehlerströmen, die Personen schädigen können. Es mussten daher neue sicherheitstechnische Überlegungen angestellt werden, um ein zuverlässiges Abschalten der Solargeneratoren unmittelbar bei der Solarzelle zu gewährleisten.
Von großem Interesse ist auch für den Straßenerhalter, wie sich die verwendeten Materialien in Straßennähe verhalten, bzw. ob es zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Anlage durch Korrosion kommt, die durch Salzstreuung und erhöhte Schadstoffkonzentration direkt an der Autobahn verstärkt werden kann.
Zum Unterschied von bereits errichteten Anlagen entlang von Autobahnen wird hier erstmals in Österreich die Lärmschutzwand nicht nur als Unterkonstruktion für den Solargenerator verwendet, sondern dieser auch in die Lärmschutzwand als Lärmschutzelement eingebunden. 2/3 des gesamten Solargenerators wird mit Dünnschichtmodulen des Typs Millennia MST-43 MV angebunden und 1/3 mit polykristallinen Solarzellen des Typs Photowatt PW 1000 bestückt. Der Solargenerator hat eine Nennleistung von 101 kW_p und einen geschätzten Ertrag von 86.000 kWh wobei der garantierte Wert über drei Jahre mindestens 85.000 kWh pro Jahr beträgt. Der Solargenerator wird in modularer Ausführung in der Standardgröße eines Lärmschutzwandelementes von ca. 8 m hergestellt. Jeweils 6 Module werden in einem vorgefertigten Rahmen aus Edelstahl montiert und verdrahtet und auf der vorbereiteten Unterkonstruktion der Lärmschutzwand montiert. Dadurch werden die Montagezeit und die damit verbundenen Verkehrsbehinderungen auf ein Minimum reduziert. Bei der Errichtung der Rahmenkonstruktion bzw. der Unterkonstruktionen ist auf die lärmdichte Ausführung besonderes Augenmerk gelegt worden. Die Module werden in einem Winkel von 60° montiert, was das Optimum zwischen Lärmreduktion und Energieertrag sowie der Selbstreinigung der Module darstellt. Um die erforderliche Spannung von 219 Volt zu erreichen, werden jeweils 3 Solarmodule in Serie geschaltet. Zum einen will man dadurch die Berührungsspannung möglichst niedrig halten, und zum anderen haben Teilabschattungen auf der Anlage einen geringeren Einfluss. In das Schutzmaßnahmenkonzept gehört auch, dass alle Metallteile der Konstruktion und Rahmen der Lärmschutzwand mit einander verbunden werden und geerdet werden. Die Überspannungsableiter im Bereich der Solargeneratoren werden mit dem Potentialausgleich verbunden. Außerdem werden der Gleichstromkreis auf Fehlerströme gegenüber Erde überwacht. Auftretende Fehlerströme schalten direkt am Modul den Stromkreis allpolig ab.
Die miteinander verbundenen und geerdeten Konstruktionsteile der Lärmschutzwand haben außerdem den Vorteil, dass sie Ströme, die durch atmosphärische Entladungen auftreten, gefahrlos abgeleitet werden können. Bezogen auf das Erdpotential wird der Generator schwebend betrieben. Die Verdrahtung von Solarmodulen bis zum Wechselrichter wird gemäß ÖNORM erd- und kurzschlussfest ausgeführt. Die Leitungsführung des Positiv- und Negativpols werden in getrennten Leitungssystemen geführt, um bei einem Verkehrunfall das Gefahrenpotential zu minimieren.
Für die Netzkopplung werden Wechselrichter der Marke Sunnyboy 2000 eingesetzt. Das Konzept der Kleinwechselrichtertechnologie ist ein konsequentes Fortführen der modularen Bauweise der Lärmschutzwand und reduziert Verluste auf der Gleichstromseite durch die Begrenzung des Einflusses von Verschattungen.
Sämtliche relevanten Daten der PV-Anlage werden erfasst und in einer Zentrale ausgewertet und weiterverarbeitet. Die erfassten Daten werden dann über ISDN-Leitungen übertragen und ausgewertet. Wobei der Zustand der Anlage jederzeit ersichtlich ist und Störungen sofort erkannt werden. Der Wechselrichter ist mit einer AC und DC-sensitiven Differenzstromüberwachung nach DIN-VTE 0126 ausgestattet, die den Solargenerator im Fehlerfall allpolig vom Netz trennt, und zwar so, dass die Gleichstromkabel zum Wechselrichter vom Modul weg freigeschaltet werden. Weiters ist auch eine Isolationsüberwachung, die vor jeder Netzaufschaltung aktiviert wird, integriert. Jeder Wechselrichter hat eine integrierte Netzüberwachung mit jeweils zugehörigem Schaltorgan und überwacht ständig die relevanten Netzgrößen, wie Spannung, Frequenz und Impedanz. Sämtliche Wechselrichter werden in eigenen Freifeldverteilern montiert und speisen die Energie über ein erdverlegtes Kabel in das Niederspannungsnetz der Feistritzwerke der Stadt Gleisdorf Ges.m.b.H. Die Einbindung erfolgt in der Trafostation Mühlgasse. Mittels einer gesonderten Messeinrichtung werden Witterungsverhältnisse und Sonneneinstrahlung erfasst, in der Zentrale ausgewertet, mit den Energiedaten des Solargenerators verglichen und der Wirkungsgrad der Anlage ermittelt.
Über eine Langzeitstudie soll ermittelt werden, wie der Wirkungsgrad der Anlage sich verändert und wieweit Witterungseinflüsse und die Einflüsse des Verkehrs die Nenndaten der Solarzellen verändern. Bewährt sich diese Art von Lärmschutzwänden, so könnte durch umweltfreundliche Energiegewinnung ein Teil der Kosten für Lärmschutzmaßnahmen eingespart werden und durch die umweltfreundliche Energiegewinnung ein wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden.

*) Ing. Anton Waltl zuständig für elektrotechnische und sicherheitstechnische Einrichtungen in der Fachabteilung 2a, ASFINAG Graz. [^]