Zero-emissie onderzoeksstation Princess Elisabeth breidt uit

Het Princess Elisabeth Poolstation is het eerste zero-emissie onderzoeksstation op Antarctica. The International Polar Foundation beheert het station. De totale constructie die een integratie van energie uit zonnepanelen, windturbines en thermische zonnepanelen integreert, zorgt ervoor dat het volledige station operationeel is door middel van hernieuwbare energie. Het station werd gebouwd met ondersteuning van een SMA Sunny Island multicluster systeem, waar binnenkort updates aan zullen doorgevoerd worden. Guus Luppens van Group VHC keert vandaag voor twee maanden terug naar de poolbasis. “Eén van de belangrijkste updates zal het vervangen van de Sunny Webbox door de Data Manager M worden.”, aldus Guus.

Princess Elisabeth Poolstation

Het station is de Belgische poolbasis op Antarctica en is eigendom van de Belgische Staat. The International Polar Foundation beheert het station. “The International Polar Foundation had vanaf de start de doelstelling om de eerste volledig CO2 neutrale poolbasis te zijn. Andere poolbassisen draaien tot op vandaag op dieselgeneratoren. Dat is niet alleen slecht voor het milieu, het is ook zeer duur. Een liter diesel kost op Antarctica al snel 12 euro, dus het is interessant om daar zo weinig mogelijk diesel te verbruiken.”, aldus Guus Luppens.
Het station is ondertussen al ruim 10 jaar in gebruik en is aan uitbreiding toe. Installateur Guus Luppens van Group VHC ging vorig jaar naar de research basis om te kijken welke updates er dienen doorgevoerd te worden aan de bestaande systemen. “De Foundation was op zoek naar iemand die kennis van zaken had om updates door te voeren aan het bestaande Sunny Island multiclustersysteem. Toevallig heb ik in mijn eigen woning ook een Sunny Island systeem. Ik heb in het klein, wat daar in het groot staat. Zo ben ik in contact gekomen met de Foundation en is de bal aan het rollen gegaan.”
Het Princess Elisabeth Poolstation situeert zich aan de voet van de Sør Rondane berg in de regio van Oost-Antarctica op slechts 200 kilometer van de kust. Een unieke locatie die verschillende logistieke uitdagingen met zich meebrengt. Temperaturen met een gemiddelde van -25 graden en windsnelheden van gemiddeld 20 km/h typeren de omgeving rondom het platform. In de extreme temperaturen werd een geheel functionele research basis gebouwd die door een slimme integratie van bouw en watertechnologieën 100% operationeel is door groene energie.

Uitdagingen

De installatie van een Sunny Island multiclustersysteem op een locatie als Antarctica, brengt verschillende uitdagingen met zich mee. “Er moet met veel rekening gehouden worden. Als je daar met stijve bekabeling werkt, breekt die gewoon in twee omdat die bevriest. De toestellen van SMA kunnen we gelukkig gebruiken in omgevingen van -20 graden.”

“Vorig jaar hebben we gemerkt dat er grote verschillen waren in de meetwaardes tussen de verschillende batterijclusters. Op sommige momenten viel de stroom uit omdat er bepaalde batterijcellen in het grote batterijpack defect waren. Door thermografische metingen en spanningsmetingen bij het laden ontladen konden we de defecten opsporen en vervangen door nieuwe batterijcellen. Op zo’n momenten zijn alle ogen op jou gericht, want als de stroom uitvalt heb je niets meer, geen verwarming, geen ventilatie en geen internet. Op een locatie als Antarctica is dat levensbedreigend.” aldus Guus. “Elke keer als er zo’n aanpassing toegepast wordt, zet je het station zonder stroom. Je hebt dan wel dieselgeneratoren als back-up, maar het is ons doel die zo weinig mogelijk te gebruiken om de impact op klimaat en natuur zo laag mogelijk te houden. “

Uitbreiding

Het poolstation is oorspronkelijk gebouwd voor 16 personen die er komen voor research in en rondom het pooldomein. Gezien de vraag naar onderzoek binnen dit domein echter blijft stijgen, is uitbreiding cruciaal. “Ondertussen verwachten we dat er rond de 40 à 50 mensen naar het station komen”, aldus Guus.
“Mijn rol binnen dit project bestaat erin om het centrale micro grid te beheren. Daarnaast willen we ook alles wat op het terrein gebeurt energieneutraal maken. De onderzoekers voeren immers vooral research op verplaatsing. Vroeger werd dan een dieselgenerator meegenomen. Die generator is niet alleen kostelijk, maar verstoort ook de metingen van de wetenschappers op de luchtkwaliteit.” Het gebruik van dieselgeneratoren zal binnenkort dan ook verleden tijd zijn. De sneeuwscooters waarmee de wetenschappers zich verplaatsen, zouden opgeladen worden aan batterijsystemen. “De implicatie hiervan is dat we veel meer energie productie nodig hebben om dit mogelijk te maken. Er zijn 160 panelen onderweg richting Kaapstad, om van daaruit met het schip naar Antarctica te worden gebracht.”, aldus Luppens.
Er zullen kleine en grotere mobile power units worden bijgebouwd met batterijsystemen en zonnepanelen. Zowel voor kleine toestellen als container toestellen. Bedoeling is om met de container naar de plaatsten te gaan waar maandenlang toestellen staan om wetenschappelijke metingen uit te voeren. “De kleinere units worden hier in België gebouwd en de grotere units worden op Antarctica gebouwd.” zo zegt Guus.
Het station is voorlopig enkel bemand in de Antarctische zomer. “Dat maakt dat er 24 uur lang licht is, dus je hebt eigenlijk dag en nacht zonlicht en de zon draait in een cirkel rond het station. Alle kanten: Noord, Zuid, Oost en West, zijn volledig ingepakt in zonnepanelen, wat maakt dat er 24 uur productie is.” Van zodra de batterijen echter vol zijn, wordt de overige potentiële energie niet gebruikt. Daarom zal de volledige monitoring geüpdatet worden.
De SMA Sunny Webbox wordt vervangen door de nieuwe Data manager M. “Dit zal ons toelaten om een duidelijk overzicht te hebben over waar het verbruik naartoe gaat en waar het vandaan komt. Zo kunnen we beter anticiperen en potentiële energie die nu niet gebruikt wordt, beter benutten. We willen zoveel mogelijk stroom immers optimaal benutten voor warm water en het opladen van elektrische voertuigen. Daarvoor moeten we ook meer panelen en windturbines plaatsen en is er nood aan meer batterijcapaciteit. Er komen bijgevolg ook veel nieuwe omvormers bij met het nieuwe Speedwire protocol dat compatibel is met de Data Manager.” aldus Guus.
Bovendien zullen er ook meerdere dumploads worden geïnstalleerd. Zo kunnen de overschotten van energie, gebruikt worden voor het opwarmen van water en het smelten van sneeuw. Dit is cruciaal voor de douches en het drinkwater. “We zullen hiervoor ook intelligente dumploads installeren. Deze maken het mogelijk overschotten van zonne-energie te gebruiken voor boilers, en we kunnen ze ook makkelijk visualiseren met de Data Manager M.”

Toekomst

Het station zelf is gebouwd zoals een ruimtestation. Alle belangrijke technieken centraliseren zich in het midden van de research basis die het sterkst geïsoleerd is. Uitbreiden binnen de huidige ruimte is bijgevolg onmogelijk. “Er worden nu plannen ontwikkeld om in de komende jaren over te schakelen naar een volledig nieuw systeem. Er zou dan een volledig nieuw gebouw worden gebouwd, met een nieuw Sunny Island multiclustersysteem.”

Meer informatie over het onderzoeksstation: http://www.antarcticstation.org/

Technische data van de energievoorziening

• Energie productie

  • 12% : 22 m² thermische zonnepanelen
  • 40% : 380 m² fotovoltaïsche zonnepanelen
  • 48%: 9 windturbines
  • Station capaciteit: 25 tot 40 mensen
  • Verwachte levensduur: 25 jaar minimum
  • Bruikbare ruimte: 400 m² Hoofdgebouw + 1500 m² technische ruimtes

• Fotovoltaïsche generator

  • Total nominal power: 50,22 kWp
  • 332 Kyocera PV-modules / Update: Nieuw volgend seizoen: 88 Bifacial LG-modules

• Zonnestroomomvormer

  

  • 7x SB1700
  • 8x SB3800
  • 3x SMC 8000TL
  • 9x SB SMC 6000A
  • Update: Nieuw volgend seizoen: 5x STP 5.0

• Batterij omvormer

  • 12 Sunny Island 5048 (CORE)
  • 4 clusters van elk 3 Sunny Island toestellen

• Batterij opslag

  • 192x Hoppecke Sun Power VRL 2V 1250

• Monitoring

  • 1 Multicluster-Box
  • 1 Sunny Webbox (monitoring)
  • Update: Web-box vervangen door Data manager M

• Extra water verwarmer

  • 9 Intelligente dumploadcontrollers zullen geïnstalleerd worden voor optimaal gebruik van potentiele zonne- en windenergie.