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Schaltschrankkühlung im Wüstenklima

01 Das Kraftwerk Ashalim in der Negev-Wüste, nahe dem Kibbuz Ashalim in Israel, verbindet drei Arten der Energiegewinnung: Solarthermie, Photovoltaik und Erdgas. Pfannenberg-Outdoor-Kühlgeräte kühlen die Schaltschränke einer Wechselrichterstation der 35-MW-Photovoltaikanlage

01 Das Kraftwerk Ashalim in der Negev-Wüste, nahe dem Kibbuz Ashalim in Israel, verbindet drei Arten der Energiegewinnung: Solarthermie, Photovoltaik und Erdgas. Pfannenberg-Outdoor-Kühlgeräte kühlen die Schaltschränke einer Wechselrichterstation der 35-MW-Photovoltaikanlage

02 Vorder- (links) und Rückseite (rechts) der seitlich montierten Outdoor-Kühlgeräte vom Typ 3R/4 Modell DTS 3161 230 V, die der PV-Anlage in Ashalim zum Einsatz kommen

02 Vorder- (links) und Rückseite (rechts) der seitlich montierten Outdoor-Kühlgeräte vom Typ 3R/4 Modell DTS 3161 230 V, die der PV-Anlage in Ashalim zum Einsatz kommen

In der Negev-Wüste nahe dem Kibbuz Ashalim in Israel befindet sich das Kraftwerk Ashalim. Mithilfe einer hybriden PV-Solarthermie-Technologie soll die Anlage 250 MW Leistung liefern. Die PV-Anlage wurde im Januar 2018 an das Netz angeschlossen. Zur Kühlung der Schaltschränke einer Wechselrichterstation der 35-MW-Photovoltaik-Anlage kommen Outdoor-Kühlgeräte von Pfannenberg zum Einsatz.
Mit der avisierten Leistung von 250 MW lassen sich 2,5 % des Verbrauchs in Israel decken. Damit ist das Kraftwerk Ashalim (Bild 1) die größte Anlage ihrer Art in Israel und eine der größten weltweit. Außerdem verfügt sie über den weltweit höchsten Solarturm. Insgesamt werden in der Anlage drei Arten der Energiegewinnung kombiniert: Solarthermie, Photovoltaik (PV) und Erdgas.
Die Herausforderung
Photovoltaikanlagen werden überall in der Welt errichtet, zum Beispiel in Höhenlagen, bei extremen Temperaturen, in Meeresnähe und in Wüsten mit hoher Sand- und Staubbelastung. Kernelement einer jeden PV-Anlage ist der Wechselrichter. Er wandelt den von den Solarmodulen gelieferten Gleichstrom in einen an das Netz angepassten Wechselstrom um und speist diesen in das öffentliche Netz ein. Gleichzeitig
überwacht und steuert er die gesamte Anlage. Die Steuerung der Temperatur innerhalb der Schaltschränke – und somit auch die Gewährleistung des ordnungsgemäßen Zustands der darin installierten Bauteile – ist eine kritische Aufgabe. Bei dem Prozess werden ca. 10 % bis 15 % der Energie umgewandelt und es entsteht Wärme, die abgeführt werden muss. Grundsätzlich gilt, je größer die Anlage, desto mehr Wärme entsteht – eine große Herausforderung, insbesondere in heißen Umgebungen wie der Negev-Wüste.
Mit der Lösung dieser Aufgabe wurde die Kuadrotek SA mit Sitz in Tarragona beauftragt. Sie gehört zur spanischen Elektra-Group und ist spezialisiert auf die Entwicklung, Konstruktion und Implementierung von elektrischen Schalttafeln und Schaltschränken für die Automatisierung von Anlagen und industriellen Prozessen in der Automobilindustrie und Energiewirtschaft. Kuadrotek lieferte die elektrischen Schaltschränke für die Wechselrichterstationen der 35-MW-Photovoltaikanlage.
Die Lösung
Nach Prüfung verschiedener Lösungen zur Kühlung der Schaltschränke entschied sich Kuoadrotek für eine Lösung aus dem Haus Pfannenberg: Die seitlich montierten Outdoor-Kühlgeräte vom Typ DTS 3161 – Schutzart Nema 3R/4 (Bild 2) – zeichnen sich durch eine hohe Schutzart (vergleichbar mit IP56) und ihre Tauglichkeit für den Einsatz
unter extremen Bedingungen aus. Die Geräte bieten eine Kühlleistung von 1 235 W in einem kompakten Format von 395 mm × 748 mm × 237 mm. Tauchbadlackierte Wärmetauscher sowie nachlackierte Kupferleitungen und Lötstellen sorgen für eine hohe Korrosionsfestigkeit. Der große Abstand der Lamellen des Verflüssigers machen die Kühlgeräte weniger anfällig für Schmutzablagerungen. Ein Vorteil der Bauweise ist die nahezu erreichte Wartungsfreiheit – auch in Wüstenumgebungen, in denen die Umgebungsluft stark mit Staub und Partikeln belastet ist.
Das Ausstattungspaket High Temperature (HT) sorgt bei hohen Umgebungstemperaturen von bis zu 60 °C mit einem temperaturstabilen Verdichter und einem großen Verflüssiger für einen sicheren Schutz der Schaltschrankkomponenten. Das HT-Paket ist sowohl für kompakte Kühlgeräte mit 700 W als auch für große, leistungsstarke Lösungen bis 3 200 W erhältlich.
Die Geräte werden in drei Modellen angeboten: DTS 3141 (Nema Typ 12) für den Inneneinsatz, DTS 3161 (Nema Typ 3R/4) für den Außeneinsatz und die Edelstahlmodelle DTS 3181 (Nema Typ 4/4x), die für Anwendungen geeignet sind, bei denen ein Reinigen mit Strahlwasser erforderlich ist.
Grundsätzlich sind zusätzliche Heizungen mit 200 W bis 1 200 W sowie Thermostate und Hygrostate eine sinnvolle Ergänzung, um die relative Luftfeuchte zu überwachen.
Je nach Anwendungsfall bieten sie einen zusätzlichen Schutz vor Kondensat und Korrosion und sparen Energie und Kosten. Alle Modelle aus der Serie DTS 3000 verfügen über einen hermetisch geschlossenen Kältekreislauf, der nicht nur sicher gegen Leckagen ist, sondern auch das Nachfüllen von Kältemitteln überflüssig macht. Sie sind zudem mit Hochtemperaturkompressoren und größeren Kondensatoren ausgestattet, um eine optimale Funktion bei Anwendungen im Außenbereich bei maximalen Umgebungstemperaturen zu gewährleisten, beispielsweise an Standorten am Straßenrand, auf Dächern oder in der Wüste.
Die Nema-Schutzarten sind mit den IP-Schutzarten vergleichbar – es gibt jedoch keine direkte Korrespondenz. Die erstgenannten Schutzarten sind umfassender und berücksichtigen zusätzliche Faktoren, wie den Schutz vor Korrosion. Der Nema-Typ 3R/4 entspricht Schutzart IP56. Außerdem sind die Pfannenberg-Kühlgeräte aus der Nema-Serie UL-gelistet.
Fazit
Insgesamt hat Pfannenberg für die Wechselrichterstation bzw. die Photovoltaikanlage Ashalim zwölf Seiteneinbau-Kühlgeräte vom Typ DTS 3161 230 V geliefert. Dort erfüllen sie das höchste Schutzniveau unter extremen Umgebungsbedingungen. Parallel wurde mit den Experten für Schaltschrankklimatisierung aus Hamburg eine langfristige Vereinbarung bezüglich Garantie und weltweitem Support getroffen. (ih)

Xavier Pedescoll ist als Area Sales Manager bei Pfannenberg Iberia in Spanien tätig. Xavier.Pedescoll@pfannenberg.es

Xavier Pedescoll ist als Area Sales Manager bei Pfannenberg Iberia in Spanien tätig. Xavier.Pedescoll@pfannenberg.es