Steckbare Verbindungstechnik für Energiespeicher

Hohe Sicherheit bei geringen Installationskosten

Bei der Installation von Energiespeichersystemen liegt das Augenmerk auf drei Schlüsselfaktoren: Sicherheit, Installationskosten und korrekte Ausführung. Mit der neuen steckbaren Anschlusstechnik von Phoenix Contact lassen sich solche Systeme jetzt sicher, schnell und kostengünstig installieren (Titelbild / Bild 1, Hauptbild).

Elektrische Energiespeicherlösungen sind der Schlüssel, um den Weg zur All Electric Society zu ebnen. Die Stromerzeugung wird immer dezentraler, während die Elektrifizierung in vielen Bereichen der Gesellschaft unaufhaltsam voranschreitet. Dieser Trend führt auch zu einem verstärkten Einsatz von Energiespeichersystemen. Sie speichern Energie und ermöglichen so die zuverlässige Verfügbarkeit erneuerbarer Energien. Sie dienen auch als Puffer- oder Backup-Speicher und entlasten so das Stromnetz. Während in den letzten Jahren das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung von Speichersystemen auf der Leistungsfähigkeit von Batteriezellen lag, gewinnen auch andere Systemkomponenten zunehmend an Bedeutung (Bild 2).

Energiespeichersysteme bestehen aus einer Vielzahl von Batteriemodulen, die bei der Installation miteinander verbunden werden müssen. Die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems hängt von der Qualität jeder einzelnen Verbindung ab. In diesem Sinne ist es sehr wichtig, dass jede Kontaktstelle den Strom sicher und zuverlässig überträgt. Daher sind bei der Installation drei Punkte von zentraler Bedeutung: Die Sicherheit des Installateurs, der Arbeitsaufwand für die Installation und die Vermeidung von Fehlern bei der Verdrahtung.

Bisher wurde ein Großteil der Systeme mit einer einfachen Schraub- oder Bolzenverbindung installiert. Hinsichtlich der Materialkosten ist diese Verbindungstechnik zweifellos konkurrenzfähig. Berücksichtigt man allerdings auch den Zeitaufwand für die Installation, verpufft der Kostenvorteil schnell, selbst wenn es nur wenige Berührungspunkte gibt. Stellen Sie während der Installation sicher, dass der Installateur jede Schraubverbindung platziert und mit dem richtigen Drehmoment anzieht, um eine zuverlässige elektrische Verbindung herzustellen. Bei einem Speichersystem mit mehreren hundert oder sogar tausend Batteriemodulen muss der Installateur nicht nur jede Verbindung verschrauben, sondern auch eine hohe Wiederholgenauigkeit des Vorgangs gewährleisten. Zudem bietet die Verbindungstechnik mit einer einfachen Schraub- oder Bolzenverbindung oft keinen ausreichenden Berührungsschutz für den Installateur und birgt daher ein erhebliches Verletzungsrisiko.

Phoenix Contact bietet eine perfekte Stecktechnik-Lösung, um den oben beschriebenen Nachteilen der Anschlusstechnik entgegenzuwirken. Es kann zusammen mit den Batteriemodulen vormontiert geliefert werden, sodass bei der Installation nur noch die Anschlüsse gesteckt werden müssen.

Jede Anwendung hat spezifische Anforderungen

Je nach Größe und Einsatzzweck des Speichersystems unterscheiden sich die Anforderungen an die Anschlusstechnik erheblich. Beispielsweise muss bei der Installation von kleinen Heimspeichern flexibel auf die Einbausituation vor Ort eingegangen werden: Die Anschlusstechnik muss diese Flexibilität zulassen. Bei großen Speichersystemen spielt dieser Faktor dagegen kaum eine Rolle. Die Innenausstattung eines Lagercontainers ist meist stark standardisiert. Da bei einer solchen Anwendung sehr viele Module verbunden werden müssen, stehen die Installationszeit und die Kosten der Verbindungslösung im Vordergrund.

Phoenix Contact bietet steckerfertige Lösungen für klassische Anwendungen, vom kleinen Heimspeicher über Industriespeicher bis hin zum Großspeicher. Neben der weit verbreiteten Frontanschlusstechnik gibt es jetzt ein komplett überarbeitetes Stecksystem für den Anschluss an Sammelschienen. Alle Lösungen haben eines gemeinsam: Sie wurden speziell für die jeweilige Energiespeicheranwendung konzipiert und erfüllen somit deren spezifische Anforderungen. Alle Steckverbinder sind für Systemspannungen bis 1.500 V DC ausgelegt und verfügen über einen mechanischen Verpolungsschutz, der ein Vertauschen der Plus- und Minuspole der Batteriemodule zuverlässig verhindert. Zudem kann der Installateur die unterschiedlichen Polaritäten durch unterschiedliche Farben deutlich unterscheiden.

Haushalts-, Industrie- und Großspeichersysteme

Heimspeicher werden in der Regel über einen Wechselrichter an eine Photovoltaikanlage angeschlossen, um den darin erzeugten Strom zu speichern. Daher muss die Anschlusstechnik ähnliche Anforderungen erfüllen wie die etablierte Wechselrichter-Anschlusstechnik. Phoenix Contact hat eine Version mit einem kodierten Steckerbild entwickelt, um ein Vertauschen verschiedener Stränge zu verhindern. Dadurch wird sowohl der Kurzschluss der Batteriepole als auch das unbeabsichtigte Verbinden der Anschlüsse der Batterie und der Photovoltaikanlage verhindert. Außerdem unterscheiden sich die roten und blauen Stecker an der Batterie sichtbar von den Anschlüssen an der PV-Anlage (Abbildung 3).

Die neuen Batteriepolverbinder von Phoenix Contact für den Einsatz in industriellen Speichersystemen zeichnen sich durch hohe Ströme, flexible Anschlussrichtungen und unterschiedliche Anschlusstechniken auf der Geräteseite aus. Querschnitte von 16 mm² bis 95 mm² ermöglichen die Übertragung von Strömen bis 350 A. Ein umfangreicher Berührungsschutz garantiert die Sicherheit des Installateurs auch im ungesteckten Zustand. Da die Steckverbinder zudem um 360° drehbar sind, können sie flexibel auf unterschiedliche Einbaubedingungen reagieren. Darüber hinaus haben Gerätehersteller die Wahl zwischen verschiedenen Anschlusstechniken wie Stabanschluss, Gewindebolzen oder Crimptechnik (Bild 4).

Großspeicher sind bereits weitgehend standardisiert, um die Kosten so gering wie möglich zu halten. Standardcontainer sind mit Gestellen sowie Stromschienen zur Energieverteilung ausgestattet; Warum nicht auch die Anschlusstechnik an diese Bedingungen anpassen? Phoenix Contact hat dafür ein Stecksystem entwickelt, das direkt auf den Stromschienen kontaktiert. Dadurch entfällt der bisherige Verdrahtungsaufwand für Leistungsanschlüsse. Ein hochtolerierter Versatz von +/-4 mm garantiert eine zuverlässige Verriegelung auf den Sammelschienen. Der modulare Aufbau des Steckverbinders, ähnlich einer Reihenklemme, ermöglicht die Übertragung von Strömen von 40 A bis 200 A (Bild 5).

Perspektiven für eine Energiewende

Die Entwicklung der Elektromobilität erhöht auch die Anforderungen an die Energiespeicherung. Um immer höhere Ladeleistungen zu erreichen, müssen hohe Ströme und Spannungen eingesetzt werden. Die bisher eingesetzte herkömmliche Kabelanschlusstechnik stößt jedoch an ihre Grenzen. Stattdessen hat das Stecksystem eine Reihe von Vorteilen: Die Stromanschlüsse auf der Rückseite des Batteriemoduls kommen direkt mit den Stromschienen in Kontakt, in sicherem Abstand zum Installateur. Dank des modularen Aufbaus des Steckverbinders lässt sich das Konzept problemlos für zukünftige hohe Ströme aufrüsten. Möglich wird dies unter anderem durch die hohe Strombelastbarkeit der Stromschienen, die bereits heute zur Stromverteilung eingesetzt werden. Darüber hinaus ist dieses Hochstromkonzept kostengünstiger als kabelgebundene Verbindungstechnik, ein Faktor, der im preisgetriebenen Energiespeichermarkt, insbesondere bei Großspeichern, eine immer wichtigere Rolle spielen wird.

Zusammenfassung

Steckbare Verbindungstechnik erhöht die Sicherheit von Energiespeichersystemen und reduziert gleichzeitig Risiken und Kosten bei der Installation. Mit intelligenten Konzepten lassen sich auch zukünftige Anforderungen an Energiespeicher erfüllen. Daher wird die Verbindungstechnik auch innerhalb der All-Electric-Society ihren Beitrag zur sicheren und zuverlässigen Energieversorgung leisten.

Verbindungstechnik für Energiespeicher: Die Vorteile auf einen Blick

• Zukunftsweisende Anschlusstechnik: Spannungen bis 1.500 V
• Flexibel einsetzbar: Anschlüsse sind auf Vorder- oder Rückseite des Batteriemoduls möglich
• Schnelle Installation: kein Verdrahtungsaufwand dank steckbarer Schnittstelle
• Sichere Installation und Wartung: Umfangreicher Berührungsschutz auch im nicht gesteckten Zustand
• Zuverlässige Verbindung: Eindeutige Informationen während der Verbindung garantieren ein hohes Maß an Sicherheit