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Anschlusstechnik Steckverbinder für modulare Energiespeicher

| Autor / Redakteur: Ingo Siebering / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Stromspeichersysteme sind dann wichtig, wenn regenerative Energiequellen für die Stromversorgung genutzt werden. Sie sind meist modular in mehreren Speichereinheiten aufgebaut. Für die nötigen Schnittstellen liefert Harting spezielle Steckverbinder-Lösungen. Das Kernstück dabei ist der Han Docking Frame in Verbindung mit der modularen Steckverbinder-Serie Han-Modular.

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Der Andockrahmen sorgt für eine zuverlässige und prozesssichere Einschubkontaktierung der Speichereinheiten.
Der Andockrahmen sorgt für eine zuverlässige und prozesssichere Einschubkontaktierung der Speichereinheiten.
(Bild: Harting)

Eine Stromversorgung auf Basis regenerativer Energien benötigt elektrische Speicherkapazität, um Spannungsschwankungen im Netz aufgrund der fluktuierenden Erzeugung aus Sonne und Wind auszugleichen. Stromspeichersysteme erhöhen die Flexibilität: Sie nehmen Überschüsse auf der Erzeugungsseite ab und entlasten damit das Netz. Auf der Lastseite tragen sie dazu bei, kurzfristige Nachfragespitzen sicher abzudecken. So wird ein höherer Nutzungsgrad der (dezentralen) Erzeugungsanlagen erreicht und die Zuverlässigkeit des Netzes gesteigert.

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Die Speichersysteme sind über eine leistungsfähige Kommunikationsinfrastruktur ins intelligente Netzmanagement („Smart Grid“) mit eingebunden. Sie sind modular aufgebaut, damit sie sich flexibel an unterschiedliche Erzeugungskapazitäten anpassen und redundant aufgebaut werden können. So lassen sich bei Ausfällen einzelne Module austauschen, ohne den Betrieb des Gesamtsystems zu unterbrechen.

Schnittstellen für modulare Speichersysteme

Leistungsfähige Speichersysteme bestehen in der Regel aus mehreren Speicherschränken, die modular zu Containern angeordnet sind und im Innern schubladenförmige Speichereinheiten enthalten. Harting-Steckverbinder liefern die nötigen Schnittstellen für den modularen Aufbau: Sie lassen sich einfach konfektionieren und erleichtern den Service – und tragen so dazu bei, Stillstandzeiten zu begrenzen.

Kern der Lösung ist der Han Docking Frame in Verbindung mit der modularen Steckverbinder-Serie Han-Modular. Der Andockrahmen sorgt für eine zuverlässige und prozesssichere Einschubkontaktierung der Speichereinheiten. Beispielhaft ist die Lösung des Herstellers Rittal. Die Schubladen der Speicherschränke sind mit zwei Han-200-A-Modulen für die Leistungsübertragung ausgestattet, ergänzt um zwei Han-Megabit-Module für den Datenaustausch. Der Han Docking Frame lagert schwimmend zwischen Schublade und Leistungsschiene. Er bietet genügend Spiel (tolerance compensation), damit sich die Stifte an den Schubladen zielsicher und reibungslos auf die Buchsen des Han-200-A-Moduls stecken lassen (guided insertion). Die Buchsen werden direkt auf die Leistungsschiene an der Schrankrückwand aufgeschraubt, was den Verkabelungsaufwand für den Speicherschrank verringert.

Andockrahmen bietet Platz für 2 bis 6 Module

Der Han Docking Frame eignet sich als Standard für Energiespeichersysteme. Neben dem Hochstrommodul stehen aus dem Programm Han-Modular 50 weitere passende Schnittstellen zur Verfügung. Den Andockrahmen gibt es in Versionen mit Platz für 2 bis 6 Module. Je nach Anforderung lassen sich die Module, gefasst in einen Han-Modular-Gelenkrahmen, ins Schubladensystem des Speichers integrieren. Zum modularen Programm zählen Leistungsmodule bis 200 A, hochpolige Signalmodule, alle bekannten Ethernet-Schnittstellen sowie weitere robuste Kommunikationsschnittstellen.

Aufgrund ihrer Modularität sind Batteriespeichersysteme gut skalierbar. Eine Verwendung des Han Docking Frame erhöht die Standardisierung des Batteriespeicherschrankbaus. Vorkonfektionierte Speichermodule lassen sich rasch zu Speicherschränken zusammenbauen, der Verdrahtungsaufwand entfällt.

Vorteile bei der Installation im Feld

Auch bei der Installation im Feld ergeben sich Vorteile. Eine immer noch häufig genutzte Alternative zum Andockrahmen bildet die Festverdrahtung. Vor allem bei höheren Stückzahlen ist sie sehr aufwendig. Ein modularer Batteriespeicher erreicht in der Regel Leistungen zwischen 1 MW und 3 MW. Pro 1 MWh Speicherkapazität werden rund 80 Schubladen benötigt. Die Plug-and-Play-Lösungen in Verbindung mit dem Han Docking Frame bedeuten eine erhebliche Arbeitserleichterung. Und auch nach der Installation hilft der Rahmen Arbeitszeit zu sparen: Austausch und Wartung der Speicher-Einheiten werden einfacher. Auch Mitarbeiter, die keine Elektrofachkräfte sind, können die Speicherelemente problemlos austauschen, da keine Installationsarbeiten erforderlich sind.

Energiespeicher sind ein zentrales Element in der Strategie zur Reduzierung und Vermeidung von CO2-Emissionen. Darüber hinaus lassen sich die Trends zur Modularisierung und Dezentralisierung in allen an der Energieerzeugung beteiligten Sektoren beobachten. Entscheidend für die Marktakzeptanz der Speicher wird ihre technische und finanzielle Machbarkeit sein: Die Skalierbarkeit der Systeme auf der Basis geeigneter Schnittstellen ist deshalb ein wichtiger Baustein für ihre Kommerzialisierung.

Mit Energieerzeugungs- und Verteilsystem sicher kommunizieren

Batteriespeicher-Systeme sind gekoppelt an Energieerzeugungsanlagen. Um möglichst effizient zu sein, müssen sie mit den übrigen Komponenten des Energieerzeugungs- und Verteilsystems umfangreich kommunizieren. Hier bietet das Harting-Portfolio weitere Komponenten an, die zu einer ganzheitlichen Lösung beitragen können: Switches im Verbund mit vorkonfektionierten Patch-Kabeln von Harting sorgen für die externe Kommunikation des Energiemanagementsystems. Stromsensoren ermöglichen die Überwachung der Stromqualität u.a. an Wechselrichtern. Für die Steuerung von Wechselrichtern und Speichern werden Leiterplatten eingesetzt, die die Kommunikation mit anderen Komponenten gewährleisten. Für diese Anbindung des internen Gehirns eines Batteriespeichersystems bieten z.B. Leiterplattensteckverbinder der Reihen Har-Flexicon und Har-Flex zuverlässige Optionen. (sh)

* Ingo Siebering ist Industry Sergment Manager Energy in der Global Business Unit Electric bei Harting

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