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26 Elektronik 07 2021 Batterien Akkus und Ladesysteme Auch jedes Rack besitzt eine Steuerung das sogenannte Rack-BMS Dieses ist als weiteres Einschubmodul gestaltet und wird über Leistungsanschlüsse mit seinen zugeordneten Batteriemodulen verbunden Über eine weitere Leistungsschnittstelle lassen sich die Racks wiederum an das übergeordnete System anbinden Für den Datenverkehr weist das Rack-BMS mehrere Datenschnittstellen auf Darüber hinaus besitzt das Rack-BMS üblicherweise mehrere Eingänge für die Sensorik Von den äußeren Schnittstellen am Gehäuse des Rack-BMS laufen die Verbindungen intern erneut auf verschiedene Leiterplatten wo sie angeschraubt angelötet eingesteckt oder auf andere Weise elektrisch verbunden werden Das Energiespeichersystem Je nach Größenordnung werden mehrere Speicher-Racks zu einem übergeordneten System zusammengefasst Auch dieses hat eine eigene Steuerung um die Ladeund EntladeSteckverbinder und Leitungen Nervensystem der All Electric Society Der Klimawandel erfordert eine globale Energiewende die nur durch die Digitalisierung und Vernetzung aller Lebensbereiche möglich ist In der All Electric Society wird der Energiebedarf daher lediglich aus erneuerbaren Energien gedeckt und elektrischer Strom zum zentralen Energieträger Dazu sind die Sektoren Energie Mobilität Infrastruktur Gebäude und Industrie umfassend miteinander zu koppeln Erschwert wird dies bislang dadurch dass diese Sektoren durch jeweils unterschiedliche technische Standards gekennzeichnet sind Allerdings gibt es bereits Basistechnologien um eine nahtlose Kommunikationsinfrastruktur zwischen den unzähligen installierten Geräten aufzubauen Dazu ist die weltweite Infrastruktur physikalisch und datentechnisch zu vernetzen Elektromechanische Komponenten darunter auch zahlreiche Daten-Signalund Leistungssteckverbinder dienen als Basis für die Elektrifizierung von Maschinen und Anlagen Phoenix Contact engagiert sich aktiv in vielen Nutzerorganisationen Gremien und Verbänden damit die Weiter-Entwicklung dieser Standards anforderungsgerecht vorangetrieben und die All Electric Society Wirklichkeit wird vorgänge zu kontrollieren und um mit der externen Welt zu kommunizieren Darüber hinaus sind auf Systemebene Klimatisierungsvorrichtungen sowie Brandsensorik und -bekämpfung eingebunden Meist handelt es sich dabei um Container in denen geeignete Schaltschränke die verschiedenen Aufgaben erledigen Auch in diesem Zusammenhang spielt eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Verbindungen eine entscheidende Rolle dabei dass die Komponenten des Systems gut zusammenspielen und um den Speicher externen anzubinden Häufig entsteht der Eindruck dass nur die Leistungsflüsse betrachtet werden müssen aber dem ist nicht so Erst die digitale Anbindung des Speichersystems an das Netz an die speisende Solaroder Windkraftanlage oder an den dynamischen Großverbraucher mit Rückspeiseoption bewirken dass man ein solches Energiespeichersystems auch effizient nutzen kann Fehlermöglichkeiten und Konsequenzen Die Anzahl möglicher Fehler in der Verbindungstechnik ist durchaus überschaubar Die Fehlerwahrscheinlichkeit hängt maßgeblich davon ab wie hoch die Qualität der eingesetzten Komponenten und des Designs ist wie gut sich die Technologie für die Anwendung eignet und wie qualifiziert der Anwender ist Eine Grundvoraussetzung um Störungen in komplexen elektronischen Systemen zu vermeiden ist ein entsprechendes Gerätedesign Dies beginnt bei der Dimensionierung der Verbindungstechnik hinsichtlich Stromstärke und Spannungsfestigkeit und setzt sich mit der Beachtung der Umweltanforderungen und der Schutzgrade fort So liegt es nahe dass elektrische Verbindungen korrodieren können wenn diese regelmäßig oder dauerhaft Feuchtigkeit ausgesetzt sind IPgeschützte Steckverbinder von IPx5 bis IPx9 schaffen hier Abhilfe Der Einsatz von Ringkabelschuhen mit Gewindebolzen und Mutter führt nicht selten zu Fehlern bei Leistungsverbindungen Infolge von Vibrationen oder schlicht weil die Schrauben nicht vorschriftsgemäß angezogen oder gewartet wurden können die Übergangswiderstände steigen Dies führt im schlimmsten Fall zum Brand und somit zu einer völligen Zerstörung des Systems Bild 3 Kostenoptimierung Der Ausfall oder gar die Zerstörung eines Energiespeichersystems infolge eines Fehlers stellen den schlimmsten Fall dar Sowohl der Besitzer als auch der verantwortliche Hersteller Installateur oder Bediener nehmen dadurch unübersehbar Schaden Aber auch nicht optimierte Designs oder Systemzustände können versteckte Kosten verursachen die man in vielen Fällen leicht vermeiden kann Als Beispiel seien die externen Leistungsverbinder eines Batteriemoduls angeführt Selbst eine einzige korrekt ausgelegte und vorschriftsgerecht installierte Verbindung führt pro Modul zu Verlusten von mehr als tausend Kilowattstunden Bild 2 Einblick in ein Speichermodul mit Batterie-Packs BMS-Platine und internen wie externen Schnittstellen Bild Phoenix Contact