Batteriespeichersysteme dienen der Sektorenkopplung. Als wichtiger Bestandteil der All Electric Society werden sie in unterschiedlichen Anwendungsfällen eingesetzt. In ihrer Funktion als stationärer Speicher erlauben die Systeme das sogenannte Peak-Shaving und sorgen damit für die Netzstabilität. Zu diesem Zweck speichern sie überschüssige Energie und geben diese bei Bedarf wieder ab. Außerdem können sie als Puffer für den Industrie- und Heimbereich fungieren, was die Abhängigkeit vom Stromnetz reduziert. Gleiches gilt in der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Durch die zusätzlich verfügbare Energie aus dem Batteriespeicher wird zum einen die Belastung des Stromnetzes gesenkt. Auf der anderen Seite sind hohe Ladeleistungen möglich, auch wenn kein ausreichender Netzanschluss zur Verfügung steht. Ein weiterer relevanter Anwendungsbereich sind mobile Batteriespeicher. Diese werden an einer Stelle aufgeladen und dann zu einem anderen Ort, z.B. einer Baustelle, transportiert, wo sie Dieselgeneratoren ersetzen.
Minimierung von Verlustleistung und einfach installieren
Um Batteriespeicher in den genannten Anwendungsfällen verwenden zu können, muss eine Verbindung zwischen dem Speicher und der Applikation hergestellt werden. Hier kommen Leistungsmodule ins Spiel, welche die notwendige Leistungswandlung durchführen. Für ein effizientes Laden und Entladen ist insbesondere das Prinzip der bidirektionalen Leistungswandlung wichtig. Es gibt verschiedene Herausforderungen, welche die bidirektionale Leistungselektronik erfüllen muss. So ist das Spannungslevel des Batteriespeichers an die Verbraucher und die Energiequelle anzupassen. Bei netzgebundenen Energiespeichern muss die Leistungselektronik in erster Linie die DC-Spannung des Batteriespeichers umwandeln und sich auf das öffentliche AC-Netz synchronisieren, sodass die Energie in das Netz eingespeist werden kann.
Bidirektionale Leistungswandlung bedeutet ebenfalls, mit dem gleichen Gerät auch Energie aus dem Netz beziehen zu können, um den Batteriespeicher zu laden. Sowohl die weltweit öffentlichen Energienetze ebenso wie die in unterschiedlichen Konfigurationen verfügbaren Batteriespeicher weisen große Spannungsbandbreiten auf, welche die bidirektionale Leistungselektronik abzudecken hat. Wenn mobile Batteriespeicher lokal AC-Lasten versorgen, muss die Leistungselektronik zudem in der Lage sein, ein sogenanntes Inselnetz zu erzeugen. Das heißt, dass die Leistungselektronik nicht in ein bestehendes Netz einspeist, sondern ein eigenes Netz generiert, an das sich die Verbraucher direkt anschließen lassen.
Durch die vielfältigen Anwendungsbereiche von Batteriespeichern unterscheiden sich sowohl die Speicher als auch die zu versorgenden Verbraucher in Kapazität und Leistung. Daher muss die Leistung der Leistungselektronik flexibel an die Applikation adaptierbar sein. Ideal ist ein modulares System, das sich je nach Leistungsanforderung erweitern lässt. Einen weiteren wichtigen Aspekt stellen die einfache Installation sowie der effiziente Betrieb der Anlage dar. So müssen zum Beispiel die Verlustleistung bei der Leistungswandlung sowie der Aufwand von Installation und Verdrahtung der Leistungselektronik minimiert werden. In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
Intralogistik: Neue Baumer ToF-Sensoren machen sich klein
Umschaltung des Batterieladevorgangs in wenigen Millisekunden
Phoenix Contact hat sich den Herausforderungen bei der Leistungswandlung gestellt und ein neues, speziell für Batteriespeichersysteme ausgelegtes Leistungsmodul entwickelt. Das bidirektionale AC/DC-Leistungsmodul der Produktfamilie Trio Power hat eine Ausgangsleistung von 20kW, die durch das modulare System flexibel ausbaubar ist. Auf diese Weise lassen sich durch Parallelschaltung mehrerer Module je nach Größe und Leistungsanforderung des Batteriespeichersystems bis zu 960kW Ausgangsleistung erzielen. Das Gerät deckt alle aufgeführten Anwendungsbereiche ab, indem es Energie aus einem vorhandenen Netz beziehen und in das Netz einspeisen sowie ebenfalls ein Inselnetz zur direkten Versorgung von AC-Verbrauchern erzeugen kann.
Der dreiphasige AC-Spannungsbereich von 380 bis 480V macht das Gerät weltweit in vielen Märkten einsetzbar, z.B. in Europa und den USA. Die entsprechenden Zertifikate zur Netzeinspeisung sind für diese Märkte vorhanden. Durch den großen DC-seitigen Spannungsbereich von 50 bis 1.000V lassen sich Batteriespeicher mit verschiedenen Größen und Batteriespannungen anbinden. Das Umschalten von Laden und Entladen der Batterie erfolgt im netzgebundenen Betrieb in wenigen Millisekunden. Dadurch kann flexibel auf Energieüberschüsse und Lastspitzen im Netz reagiert werden.
Effizienzgrad von bis zu 97 Prozent
Die integrierte galvanische Trennung sorgt für weitere Flexibilität und Sicherheit beim Aufbau von Batteriespeichersystemen und kann darüber hinaus die Installation eines zusätzlichen Trenntransformators obsolet machen, was die Systemkosten verringert. Für die effiziente Leistungswandlung wird moderne Siliziumkarbid-Technologie genutzt, die trotz galvanischer Trennung noch einen Effizienzgrad von bis zu 97 Prozent ermöglicht. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
Automatisierung neu gedacht
Auch bei der Installation und Wartung überzeugt das Leistungsmodul Trio Power mit 19″-Standard und Frontanschlusstechnik. Auf die Montage eines Schranks mit Sondermaßen kann verzichtet werden. 19″-Schränke und -Racks sind bei Schaltschrankherstellern fester Bestandteil des Portfolios. Das Modul wird vollständig auf der Vorderseite verdrahtet. Dies vereinfacht die Installation in Batteriecontainern, in denen meist kein Zugang zur Rückseite des Racks besteht. Zum einfachen Anschluss greift Phoenix Contact auf seine Expertise in der Anschlusstechnik zurück. Die Push-In-Steckverbindung erlaubt eine direkte und werkzeuglose Verdrahtung ohne die Verwendung eines speziellen Backpanels.
Ausbau des ganzheitlichen Portfolios
Batteriespeichersysteme sind essenziell für die zukünftige Energieversorgung. Sie bieten Lösungen für die Herausforderungen der Energiewende und tragen zur Stabilität und Effizienz des Stromnetzes bei. Das Leistungsmodul Trio Power stellt eine effiziente und flexible Lösung für die Leistungswandlung in Batteriespeichersystemen zur Verfügung. Die modulare Bauweise, hohe Effizienz und einfache Installation senken die Systemkosten und erweitern die Einsatzmöglichkeiten. Anwender profitieren von einer zuverlässigen und vielseitigen Lösung, die sich an unterschiedliche Anforderungen anpassen lässt.
Phoenix Contact ergänzt sein Produktspektrum ständig, sodass ein ganzheitliches Portfolio im Bereich der Batteriespeichersysteme erhältlich ist. Neben dem vorgestellten bidirektionalen Leistungsmodul sind unidirektionale Geräte in AC/DC- und DC/DC-Versionen verfügbar. Weitere Varianten mit höherer Ausgangsleistung werden in Zukunft bereitgestellt.
