Sparsame Gleichstrompumpen für Solarthermie direkt über ein Photovoltaik-Panel betreiben

(28.6.2004) Es klingt fast zu einfach: eine Gleichstrompumpe wird über ein Photovoltaik-Panel betrieben, und eine Regelung erübrigt sich. Steht die Sonne im Zenit, arbeitet die Pumpe mit voller Kraft. Neigt sich die Sonne, arbeitet die Pumpe immer langsamer, bis sie schließlich ganz stehen bleibt, sobald es dunkel ist. Wird die Sonne von einer Wolke verdeckt, stoppt die Pumpe, und startet dann selbstständig wieder, sobald die Wolke vorbei gezogen ist.

Genau so eine Pumpe hat Laing nun mittels eines "Kickstarter" realisiert, der Pumpen mit einem Photovoltaik-Panel ideal zusammenarbeiten lässt. Ein kleiner Jumper an der Rückseite des Pumpenmotors verbindet zwei kleine Kontakte, die den Kickstarter für Solaranlagen aktivieren. Ein handelsüblicher Elektrolyt-Kondensator, der parallel zur Pumpe installiert sein muss, komplettiert das System. Wird die Pumpe jetzt mit einem Photovoltaik-Panel verbunden, so macht die Pumpe erst beim Überschreiten von 17 Volt einen Startversuch, denn die Pumpe benötigt zum Anlaufen einen höheren Startstrom. Da die Pumpe anfangs nicht mit dem Panel verbunden ist, kann das Panel in aller Ruhe Leistung aufbauen und damit den Kondensator aufladen. Erst wenn 17 Volt erreicht sind - die von jedem handelsüblichen 12-Volt-Panel bei normaler Sonneneinstrahlung in wenigen Sekunden überschritten werden - startet die Pumpe. Der erforderliche Stromstoss kommt dabei vom Kondensator, und die Pumpe läuft morgens selbstständig an. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung läuft die Pumpe stetig weiter. Wenn es zu dunkel wird, wiederholt sich der Vorgang in kurzen Intervallen, bis genügend Leistung für den Pumpenlauf zur Verfügung steht. Damit ist auch ein Anlaufen nach kurzer Dunkelheit, z.B. verursacht durch vorbeiziehende Wolken, kein Problem mehr. Ein zusätzlicher bauseits integrierter Kondensator ersetzt damit überdimensionierte und kostspieligere Panels.

Laing hat den Kickstarter auf der Intersolar in Freiburg für die Typen ECOCIRC D1 bis D4 vorgestellt. Die Typen D1 bis D4 mit den Nenn-Leistungsaufnahmen bei 12 Volt von 3,5 Watt, 6 Watt, 10 Watt und 17 Watt sind einfach über Spannungsvariationen regelbar, und damit für solare Anwendungen besonders interessant.

Die geringe Leistungsaufnahme wird durch die Kombination eines elektronisch-kommutierten Permanentmagnetmotors mit dem von Laing erfundenen Kugelmotorprinzips ermöglicht. Dieses Pumpenprinzip unterscheidet sich grundlegend von anderen Prinzipien, wie z.B. konventionellen Spaltrohrpumpen. Das einzig bewegliche Teil dabei ist ein runder, sphärisch geformter Rotor, der sich auf einer verschleißfesten, korrosionsbeständigen Keramikkugel abstützt. Ein Entstehen von Lagerspiel ist damit prinzipiell ausgeschlossen. Die Pumpen sind damit besonders sparsam, langlebig, robust, und über die gesamte Lebensdauer leise. Es macht sie auch weitgehend unempfindlich gegenüber Kalkablagerungen.