Auf dem Weg zur All Electric Society gehören Energiespeicher zu den Schlüsselbausteinen. Die Energieerzeugung wird immer stärker dezentralisiert, während die Elektrifizierung in vielen Bereiche der Gesellschaft unaufhaltsam voranschreitet.
Dieser Trend bewirkt auch einen zunehmenden Einsatz von Energiespeichern. Sie speichern den Strom und ermöglichen somit eine sichere Verfügbarkeit erneuerbarer Energien. Zudem dienen sie als Puffer- oder Backup-Speicher und entlasten dadurch das Stromnetz. Während bei der Entwicklung von Speichersystemen in den vergangenen Jahren der Hauptfokus auf der Leistungsfähigkeit der Batteriezellen lag, rücken nun vermehrt auch andere wichtige Komponenten des Systems in den Vordergrund.
Drei wichtige Faktoren bei Installation von Energiespeichersystemen
Energiespeichersysteme bestehen aus zahlreichen Batteriemodulen, die bei der Installation zusammengeschaltet werden müssen. Die Performance des vollständigen Systems ist von der Qualität jeder einzelnen Verbindung abhängig. Daher kommt es in hohem Maße darauf an, dass jeder Kontaktpunkt den Strom sicher und zuverlässig überträgt. Bei der Installation spielen daher drei Themen eine übergeordnete Rolle: Die Sicherheit für den Installateur, der Arbeitsaufwand bei Installation und Wartung sowie die Vermeidung von Fehlern während der Verdrahtung.
Bis heute wird ein Großteil der Systeme mit einem einfachen Schraubanschluss und Ringkabelschuhen installiert. Diese Anschlusstechnik ist im Hinblick auf die Materialkosten durchaus wettbewerbsfähig. Werden jedoch die hohen zeitlichen Installationsaufwände mit in die Kostenbetrachtung einbezogen, relativiert sich dieser Kostenvorteil schon bei wenigen Kontaktpunkten.
Bei der Installation muss sichergestellt sein, dass der Installateur jede einzelne Schraubverbindung anbringt und mit dem korrekten Drehmoment anzieht, damit eine sichere elektrische Verbindung entsteht. Bei einem Speichersystem mit mehreren hundert, wenn nicht gar tausend Batteriemodulen muss nicht nur jeder einzelne Kontaktpunkt vom Installateur verschraubt werden, es muss auch eine hohe Wiederholgenauigkeit im Prozess gegeben sein. Zudem bietet eine Verbindungstechnik mit einem sehr einfachen Schraubanschluss und Ringkabelschuhen vielfach nur einen unzureichenden Berührschutz für den Installateur – und birgt damit ein nicht unerhebliches Verletzungspotential.
Um diesen beschriebenen Nachteilen der Anschlusstechnik zu begegnen, bietet sich eine steckbare Anschlusslösung an. Diese kann vorkonfektioniert zusammen mit den Batteriemodulen ausgeliefert werden und muss somit bei der Installation vor Ort nur noch einfach gesteckt werden.
Applikationen mit spezifischen Bedarf
Je nach Größe und Endanwendung des Speichersystems unterscheiden sich die Anforderungen an die Anschlusstechnik der Batteriemodule erheblich. So muss beispielsweise bei der Installation kleiner Heimspeichersysteme flexibel auf die Einbausituation vor Ort eingegangen werden – die Anschlusstechnik muss diese Flexibilität zulassen.
Bei Großspeichern hingegen spielt dieser Faktor kaum eine Rolle. Der innere Aufbau eines Speichercontainers ist meist stark standardisiert. Da hier eine Vielzahl an Modulen verschaltet werden muss, stehen Installationszeit und Kostenaspekt der Anschlusslösung im Fokus.
Für das Gros gängiger Anwendungsfälle – vom kleinen Heimspeicher über Industriespeicher bis hin zu Großspeichern – bietet Phoenix Contact steckbare Lösungen an. Neben der weit verbreiteten frontseitigen Anschlusstechnik gibt es auch ein völlig neu konzipiertes Einschubsystem auf Stromschienen.
Alle Lösungen haben etwas gemeinsam: Sie wurden eigens für die Applikation der Energiespeicher entwickelt und erfüllen somit deren spezifische Anforderungen. Alle Steckverbinder sind für Systemspannungen bis 1500 VDC ausgelegt und verfügen über einen mechanischen Verpolschutz, der ein Vertauschen von Plus- und Minuspol der Batteriemodule sicher verhindert. Außerdem kann der Installateur die unterschiedlichen Polaritäten durch verschiedene Farben klar voneinander unterscheiden.
Heim-, Industrie- und vielfältige Großspeicher im Fokus
Heimspeicher werden oftmals über den Wechselrichter mit einer Photovoltaikanlage verbunden, um den dort erzeugten Strom zu speichern. Die Anschlusstechnik muss somit ähnliche Anforderungen erfüllen wie die bereits etablierte Anschlusstechnik der Wechselrichter.
Um Verwechselungen der unterschiedlichen Strings auszuschließen, hat Phoenix Contact eine Variante mit kodiertem Steckgesicht entwickelt. Diese verhindert sowohl ein Kurzschließen der Batteriepole als auch eine unbeabsichtigte Kombination von Batterie und Photovoltaikanschlüssen. Darüber hinaus unterscheiden sich die roten und blauen Batteriestecker auch optisch von den Anschlüssen der PV-Anlage, um eine Verwechslung zu vermeiden.
Hohe Ströme, flexible Anschlussrichtungen und unterschiedliche Anschlusstechniken für die Geräteseite – das sind die Merkmale der neuen Batteriepolstecker von Phoenix Contact, die bei Industriespeichern zum Einsatz kommen. Querschnitte von 16 bis 95 mm2 ermöglichen die Übertragung von Strömen bis 350 A. Ein umfangreicher Berührschutz garantiert auch im ungesteckten Zustand Sicherheit für den Installateur.
Dank der 360-Grad-Rotierbarkeit der Steckverbinder kann flexibel auf unterschiedliche Einbaubedingungen reagiert werden. Zudem können Gerätehersteller aus verschiedenen Anschlusstechniken – etwa Strombalken, Gewindebolzen oder Crimp-Technik – auswählen.
Bereits heute sind Großspeicher weitestgehend standardisiert, um die Kosten so gering wie möglich zu halten. Standard-Container werden mit Racks ausgestattet und mit Stromschienen zur Energieverteilung versehen – warum nicht also auch die Anschlusstechnik an diese Gegebenheiten anpassen?
Zu diesem Zweck bietet das Unternehmen ein Einschubsystem an, das direkt auf Stromschienen kontaktiert. Somit entfällt der komplette Verdrahtungsaufwand der Leistungsanschlüsse. Ein hoher Toleranzausgleich von ± 4 mm sorgt dabei für einen sicheren Einschub auf die Stromschienen. Dank des modularen Aufbaus des Steckers – ähnlich einer Reihenklemme – lassen sich Ströme von 40 bis hin zu 200 A übertragen.
Einige Perspektiven für die Energiewende
Auch die Entwicklungen bei der Elektromobilität treiben die Anforderungen an Energiespeicher nach oben. Um immer höhere Ladeleistungen zu erreichen, muss mit großen Strömen und Spannungen gearbeitet werden. Dabei kommt die bislang gängige kabelgebundene Anschlusstechnik an ihre Grenzen. Das Einschubsystem spielt hingegen hier seine besonderen Stärken aus: In sicherer Entfernung zum Installateur kontaktieren die Leistungsanschlüsse an der Rückseite des Batteriemoduls direkt auf Stromschienen.
Durch den modularen Aufbau des Steckers kann das Konzept zukünftig leicht für hohe Ströme ertüchtigt werden. Möglich macht dies nicht zuletzt die hohe Stromtragfähigkeit von Stromschienen, wie sie auch heute schon zur Energieverteilung genutzt werden. Darüber hinaus ist ein solches Konzept bei hohen Strömen kostenmäßig attraktiver als eine herkömmliche kabelgebundene Anschlusstechnik – ein Faktor, der im preisgetriebenen Energiespeichermarkt gerade bei Großspeichern eine immer bedeutendere Rolle spielen wird.
Fazit
Steckbare Anschlusstechnik erhöht bei Energiespeichersystemen die Sicherheit und reduziert gleichzeitig Risiken und Kosten bei der Installation. So steht mit cleveren Konzepten zukünftigen Anforderungen an Energiespeicher nichts mehr im Weg. Damit trägt die Anschlusstechnik ihren Teil zur zuverlässigen Stromversorgung der All Electric Society bei.
