Eine stabile Energieversorgung auf Basis von Sonne, Wind und Wasser lässt sich nur dann sicherstellen, wenn hinreichend dimensionierte und zuverlässige Speicher die Volatilität der erneuerbaren Quellen ausgleichen. Mit den neuen Leistungsmodulen von Phoenix Contact im industriellen 19″-Standardformat lassen sich die Batteriespeicher mittels einer AC/DC-Leistungswandlung laden bzw. entladen, um die Energie dann bereitzustellen, wenn sie benötigt wird. Außerdem kann ein breites Feld an unterschiedlichen Ein- und Ausgangsspannungen mittels DC/DC-Leistungsmodulen an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Die von PV-Anlagen und sonstigen Energiequellen bereitgestellte Energie, die von Verbrauchern nicht direkt genutzt wird, kann dabei zwischengespeichert und über unterschiedlich skalierbare Batteriespeicherlösungen genutzt werden. Diese Speicherlösungen können Lastspitzen abdecken und somit auch dazu beitragen, den Anteil fossiler Energiequellen zu reduzieren. Batteriespeicherlösungen können also in doppelter Hinsicht einen erheblichen Nutzen generieren – für Umwelt und Volkswirtschaft. Zum einen können Spitzenlasten reduziert werden, zum anderen die vorhandenen Energiequellen voll ausgeschöpft und gleichzeitig Energiekosten gesenkt werden.
All Electric Society
Nichtdestotrotz sollen Batteriespeicherlösungen nicht langfristige Dunkelflauten absichern, sondern sind eher im Zusammenspiel mit unterschiedlichen Energiequellen zu betrachten. Nach einem solchen Konzept hat Phoenix Contact am Hauptstandort in Blomberg auch den All Electric Society Park ausgelegt. Das Zukunftsbild der All Electric Society beschreibt eine Welt, in der regenerativ erzeugte elektrische Energie als primäre Energieform weltweit in ausreichendem Maße und bezahlbar zur Verfügung steht. Grundlage dafür ist die umfassende Elektrifizierung, Vernetzung und Automatisierung aller Sektoren von Wirtschaft und Infrastruktur.
Regenerative Energiequellen wie PV-Anlagen oder Wind-Trees werden durch ein übergeordnetes Energieflussmanagement gesteuert, welches die überschüssige Energie in einem auf dem Gelände befindlichen Batteriespeicher speichert. Dieser enthält eine Vielzahl an Phoenix Contact-Komponenten, welche bestmöglich aufeinander abgestimmt sind. Eine besondere Bedeutung nehmen dabei die Leistungsmodule ein, die die Batterien effizient und sicher laden bzw. entladen.
Batteriespeicher gesamtheitlich betrachten
Im Kontext der Industrie- sowie Großspeicher wird gewöhnlich auf Produkte gesetzt, die bereits im Industrieumfeld verwendet werden. Dabei haben die ISO-Container je nach Batteriekapazität und Anlagenumfeld unterschiedliche Aufteilungen innerhalb des Containers und setzen dabei zu einem großen Anteil auf Produkte, die im Schaltschrankbau auch verwendet werden. Da Phoenix Contact bereits über ein breites Portfolio von Einzelprodukten sowie Systemkomponenten verfügt, können die Kunden auf Phoenix Contact als One-Stop-Shop-Lieferant für Lösungen innerhalb der Batteriespeicher bauen.
Wie lade und entlade ich meine Batterien durch die Leistungsmodule zuverlässig?
Bezogen auf die Power Conversion (PCS) Einheit können Standard 19″-Schränke als Grundgerüst innerhalb der ISO-Container installiert werden. Diese können wiederum flexibel mit Phoenix Contact-Leistungsmodulen bestückt werden. So lassen sich unterschiedliche Leistungen je Schrank realisieren und insbesondere bei Kleinserien oder Produktanläufen die Aufwände und Kosten einer kundenspezifischen Anforderung reduzieren. Dies ermöglicht eine schnelle Time-to-Market, ohne auf ein individuelles Design Rücksicht nehmen zu müssen. Des Weiteren zeichnen sich die Module durch ihre innere galvanische Isolation aus, was einen zusätzlichen Transformator oft überflüssig macht. Alle Phoenix Contact-Leistungsmodule entsprechen der Emissionsklasse B, somit können sie auch in urbaner Umgebung eingesetzt werden. Durch die modulare Struktur und die einfache Anschlusstechnik lassen sich die 19″-Einschübe ohne großen Aufwand verkabeln und unterschiedliche Lasten völlig unabhängig voneinander betreiben. Die Kommunikation der Leistungsmodule und des Batteriesystems könnte dabei die Phoenix Contact-Steuerung PLCnext übernehmen. Diese realisiert mittels des AXL F IF CAN-Kommunikationsmoduls die Daisy-Chain-Verbindung zwischen den Leistungsmodulen.
Im Portfolio von Phoenix Contact befinden sich unidirektionale und bidirektionale Leistungsmodule zum Laden von Energiespeichern. Unidirektionale Leistungsmodule stehen als AC/DC- und DC/DC-Lösungen zum Laden von Batteriespeichern zur Verfügung. Bei der Integration einer PV-Anlage lassen sich diese Leistungsmodule mit integrierten MPPT direkt anbinden.
Bei der Verwendung von bidirektionalen AC/DC-Leistungsmodulen von Phoenix Contact kann dagegen ein zweiter Wechselrichter eingespart werden, da diese über ein und dasselbe Gerät entweder die Batterien sicher laden oder entladen können. Das spart Platz und Kosten für die PCS innerhalb des Batteriecontainers. Außerdem ist der bidirektionale Wechselrichter inselnetzfähig. Dadurch wird ein Aufbau von autarken Netzabschnitten mit Schwarzstartfähigkeit, Schieflastfähigkeit oder Grid-Forming möglich. Das Leistungsmodul reagiert mit hoher Dynamik im Millisekundenbereich bei einem Lastwechsel. Phoenix Contact betrachtet dabei auch die jeweiligen länderspezifischen Netzeinspeise-Richtlinien. Durch das einfache Zusammenschalten sowie die Konvertierbarkeit lassen sich bis zu 48 Leistungsmodule parallelschalten, sodass eine Leistung von bis zu 1.5MW realisiert werden kann.
Zusätzlich bieten die Leistungsmodule von Phoenix Contact durch die robuste Bauweise eine schnelle Demontage, sodass Ersatzmodule einfach ausgetauscht werden können. Präventive Maßnahmen (Wartungs- und Reparaturleistung) lassen sich besser einplanen und verringern somit die Ausfallzeiten des Systems.
Fazit
Die Leistungsmodule von Phoenix Contact bieten eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten innerhalb zentraler und dezentraler Batteriespeichersysteme. Primärer Fokus für jedes Leistungsmodul ist zunächst, die höchste Systemverfügbarkeit für die Applikationen sicherzustellen. Darüber hinaus nehmen eine schnelle Installation durch das standardisierte Format, die hohe Effizienz, die skalierbare Ladeleistung und der geringe Bauraum eine entscheidende Rolle bei der Auslegung solcher Systeme ein. Zukünftig wird das Portfolio von Phoenix Contact um weitere 19″-Leistungsmodule erweitert. Diese werden die Leistungsdichte bei kompakter Bauweise erhöhen sowie durch die Frontanschlusstechnik einen Single-Side Zugang realisieren.
