Eine Stromversorgung auf Basis regenerativer Energien benötigt elektrische Speicherkapazität, um Spannungsschwankungen im Netz aufgrund der fluktuierenden Erzeugung aus Sonne und Wind auszugleichen. Stromspeichersysteme erhöhen hier die Flexibilität. Für die Speicherschränke leistungsfähiger Speichersysteme liefert Harting die nötigen Schnittstellen für einen modularen Aufbau.

Stromspeichersysteme 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.

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.

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, erleichtern den Service und tragen so dazu bei, Stillstandzeiten zu begrenzen.

Prozesssicherer Einschubkontakt

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.

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, die in einen Han-Modular Gelenkrahmen gefasst sind, ins Schubladensystem des Speichers integrieren. Zum modularen Programm zählen Leistungsmodule bis 200 A, hochpolige Signalmodule, alle bekannten Ethernet-Schnittstellen sowie weitere robuste Kommunikationsschnittstellen.

Verdrahtungsaufwand entfällt

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.

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 und 3 MW. Jeweils 1 MWh Speicherkapazität benötigt rund 80 Schubladen. Die Plug-and-Play-Lösungen in Verbindung mit dem Han Docking Frame bieten eine erhebliche Arbeitserleichterung. Und auch nach der Installation hilft der Rahmen Arbeitszeit sparen: Austausch und Wartung der Speicher-Einheiten werden einfacher. Selbst 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.

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 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.

Der Autor ist Ingo Siebering, Industry Sergment Manager Energy, Global Business Unit Electric bei der Harting Technologiegruppe.

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