Die Rappenseehütte in den Allgäuer Alpen hat sein Energieversorgungskonzept modernisiert: Ab sofort verfügt die Hütte über eine Wasserkraftanlage. Für diese Anwendung hat ein Antriebstechnik-Hersteller seinen Drehstrom-Synchrongenerator mit Permanenterregung so ausgelegt, dass auf einen Wechselrichter verzichtet werden kann.

Drei bis vier Stunden reine Gehzeit müssen Wanderer rechnen, wenn sie sich von Oberstdorf aus auf den Weg zur Rappenseehütte machen. Zeit genug, um ordentlich nass zu werden, sollte es regnen oder sogar schneien. Wie beruhigend, dass man eine Hütte ansteuert, in der man sich wieder wärmen kann. Doch um die vielen Übernachtungsgäste auch verpflegen zu können – die Rappenseehütte ist eine der größten Hütten des Deutschen Alpenvereins – brauchen die Betreiber eine Menge Energie. Die kam bislang von einem Diesel-Aggregat und einer Photovoltaikanlage. Letztere stellte die Energie über Batterieeinspeisung zur Verfügung und wurde in sonnenarmen Stunden durch das Stromaggregat unterstützt. Jetzt modernisierten die Inhaber die Energieversorgung und ersetzten das Aggregat durch eine Wasserkraftanlage: Von dem auf 2.047 Metern gelegenen Rappensee wird über eine Pipeline Wasser abgelassen und eine Peltonturbine angetrieben. Die nutzbare Leistung wird an einen angekuppelten Generator von Johannes Hübner Giessen abgegeben.

Konstante Energiequelle ohne Wechselrichter
Der Antriebstechnik-Hersteller hat den Drehstrom-Synchrongenerator mit Permanenterregung speziell für diese Anwendung ausgelegt. Der Generator DSG P 200.25-10 ist überdimensioniert und hält dadurch die Nennspannungstoleranzen in Netzqualität ein und erzielt einen hohen Wirkungsgrad bei Nennlast. „Wir haben den Generator so konzipiert, dass wir auf eine nachgeschaltete Elektronik verzichten und einen Direktbetrieb ohne Wechselrichter ermöglichen konnten“, erklärt Maik Will, Ingenieur im Bereich Energie- und Antriebssysteme bei Johannes Hübner.

Für das Inselnetz mit möglichst konstanter Spannung und Frequenz war es notwendig, die Generatordrehzahl auf 600 min-1 zu regeln. Die Generatorfrequenz hat bei 600 min-1 den durch die Führungsfrequenz des Inselnetzwechselrichters geforderten Wert von 50 Hz. Auf diesen wurde der Generator synchronisiert und exakt für 3x 420 VAC im Leerlauf und 3x 400 VAC unter Nennlast ausgelegt. Bei Störungen des Wechselrichters der Photovoltaikanlage wird der Generator selbstständig auf 50 Hz geregelt – nur so ist autonome Stromerzeugung möglich. Zur Stabilisierung der Drehzahl bei schnellen Veränderungen oder Stößen nahm Hübner weitere Anpassungen vor:
Die Ingenieure verstärkten die Lagerung und montierten eine Schwungscheibe mit 130 Kilogramm Gewicht am zweiten Wellenende zur Aufnahme der Schwungmasse. Will fasst zusammen: „Die Summe der individuellen Anpassungen hat zur Folge, dass mit dem Generator eine volle Leistungsabnahme zu jedem Zeitpunkt möglich ist und die Rappenseehütte über eine konstante Energiequelle verfügt.“