Haus für neue Energie

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Gehäusetechnik – Neue Energiespeicherschränke von Rittal ermöglichen die sichere Einhausung von Li-Ionen- oder Blei-Akkus. Die konsequente Standardisierung erleichtert die Skalierung und die Integration weiterer Komponenten.

13. November 2012

Eine wesentliche Voraussetzung für den effizienten Einsatz von Sonnen- und Windenergieanlagen sind geeignete Energiespeicher-Systeme, die eine flexible Einspeisung in die Stromnetze ermöglichen, etwa durch eine zeitlich unabhängige Energienutzung oder durch den Ausgleich von Spannungsabfällen in Spitzenzeiten. Speziell für Mikro-Blockheizkraftwerke und Photovoltaikanlagen in privaten Haushalten sind sie eine sinnvolle Ergänzung, um überschüssige elektrische Energie zu speichern.

Zu den am besten geeigneten Speichermedien für erneuerbare Energien gehören neben Wasserstoff für den Einsatz in Brennstoffzellen vor allem Batterien auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ion). Diese Technik kombiniert einen Wirkungsgrad von 80 bis 90 Prozent mit einer Energiedichte von 120 bis 210 Wh/kg und einer hohen Zyklenfestigkeit von circa 6.000 Zyklen. Da zudem die Preise für Li-Ionen-Batterien weiter sinken, ist mit einer zunehmenden Verbreitung dieser Technologie zu rechnen. So soll der kumulierte Umsatz mit Stromspeichern laut einer Studie der Unternehmensberatung Boston Consulting Group bis zum Jahre 2030 auf 277 Milliarden Euro steigen.

Entscheidend für die optimale Nutzung von Energiespeichern sind jedoch auch geeignete und sichere Gehäusekonzepte, die den hohen Anforderungen der Lithium-Ionen-Technologie bei Handling und Design gerecht werden. Der Herborner Gehäusetechnik- und Stromverteilungsspezialist Rittal entwickelt deshalb derzeit erste standardisierte Infrastrukturlösungen für die sichere Einhausung verschiedener Batteriemodule.

Flexibel durch Standardisierung

Die drei unterschiedlichen Lösungskonzepte für Energiespeicherschränke unterscheiden sich hauptsächlich in Bezug auf den Innenausbau und die verwendete Speichertechnologie. Bei allen Systemen ermöglicht die konsequente Verwendung von Standardkomponenten eine Skalierung und modulare Erweiterung sowie die Integration weiterer Komponenten wie beispielsweise Wechselrichter oder Energie- und Batteriemanagementlösungen.

Der Schwerpunkt der Neuentwicklungen liegt derzeit auf der modularen 19-Zoll-Einbautechnik, die sich insbesondere für die Integration von Li-Ionen-Batterien durchgesetzt hat. Hintergrund ist, dass namhafte Batterienhersteller bereits marktreife Systeme in standardisierter 19-Zoll-Einschubtechnik anbieten und außerdem Rittal als einer der führenden Systemanbieter für IT-Infrastrukturen bereits ähnliche Konzepte für Serversysteme entwickelt hat. Zur Fachmesse Intersolar 2012 präsentierte das Unternehmen deshalb erstmals ein auf 19-Zoll-Einbautechnik basierendes Diskussionsmuster mit Batteriespeichern des international tätigen französischen Batterienherstellers Saft sowie einem Wechselrichter des Solartechnikspezialisten SMA aus dem nordhessischen Niestetal.

Bei der 19-Zoll-Technik werden die Speichermodule ähnlich wie in einem Serverschrank eingeschoben und wahlweise front- oder rückseitig verdrahtet. Die höhenvariabel montierbaren Gleitschienen erhöhen die Flexibilität bei der Festlegung der Höheneinheiten der Speichermodule. Geplant ist zudem eine Plug-&-Play-Lösung mit einer Kontaktierung der Daten- und Leistungsschnittstellen über einen Stecker an der Rückwand.

Die zweite Möglichkeit zur Integration von Batteriemodulen ist speziell auf Bleiakkumulatoren ausgelegt. Sie nutzt optional ausziehbare Schwerlastböden im Schrank, die für Lasten bis 100 Kilogramm ausgelegt sind. Die Bleibatterien werden nebeneinander auf dem Schrank- bzw. Schwerlastboden platziert, fixiert und entsprechend verschaltet. Dabei lassen sich wahlweise mehrere Schwerlastböden übereinander anordnen, um die gewünschte Speicherkapazität zu erreichen. Optional sind Schwerlastböden mit integrierten Lüftern oder Lüftungsöffnungen ausgestattet. Eine dritte Variante ist ein individueller Innenausbau, um unterschiedliche Modul-Geometrien und -Technologien zu integrieren.

Maßgeschneiderte Systeme

Je nach Einsatzgebiet entwickelt Rittal zwei standardisierte Gehäuse- bzw. Schrankvarianten für die sichere Einhausung von Energiespeicher-Modulen: Auf private Anwendungen wie beispielsweise Einfamilienhäuser ausgerichtet ist eine Lösung mit einer Speicherkapazität von fünf Kilowattstunden auf Basis des kompakten Standardgehäuses AE mit Teilsichttür und 19-Zoll-Schienen, die sich durch eine Vielzahl an Zubehörkomponenten wie Lüfter, Kabeleinführungen, Beleuchtungen, Rollfüße etc. entsprechend ausbauen lässt.

Die zweite Variante bietet eine Speicherkapazität von mehr als 25 Kilowattstunden und ist für industrielle Anwendungen wie Wind- und Solarparks konzipiert. Die Basis hierfür ist Rittals modular aufgebautes Top-Schranksystem TS 8 mit einer Vielzahl an Abmessungen, unterschiedlichen Materialien wie Stahlblech oder Edelstahl und Sichttüren. Die integrierbaren 19-Zoll-Schienen sind bis 100 Kilogramm belastbar und in der Höhe flexibel montierbar. So ermöglicht ein Standard-TS-8-Topschrank mit den Maßen 2.000 x 600 x 600 Millimeter, der voll bestückt ist mit 19-Zoll-Einschüben für Li-Ionen-Batteriemodulen, die Einhausung eines Energiespeichers mit einer Kapazität von circa 25 kWh. Für einen höheren Bedarf lassen sich mehrere Schränke problemlos aneinanderreihen.

Ergänzt werden die Lösungen für Energiespeicher-Module durch maßgeschneiderte Produkte zur Klimatisierung und Stromverteilung. Das umfangreiche Angebot reicht hier von Filterlüftern im Dach oder im Geräteboden bis hin zu besonders energiesparenden EC-Lüftern. Aufgrund des modularen Systembaukastens lassen sich neben Batteriemodulen zudem auch alle für einen Energiespeicher notwendigen Komponenten wie Wechselrichter, Installationsverteiler (ISV) und das Energie- bzw. Batteriemanagement installieren.

Flexible Ausbaumöglichkeiten

Für den Ausbau mit den benötigten Verteiler- bzw. Sicherungskomponenten bietet Rittal spezielle Einbaukits und -module, die sich auf einen Installationsverteiler-Tragrahmen einfach, schnell und flexibel aufbauen lassen. Tiefenverstellbare Montageebenen ermöglichen dabei eine Anpassung der Geräte an die Ausschnitte der Abdeckungen ohne aufwendige Sonderkonstruktionen. In einem solchen Installationsverteiler, für Bemessungsströme bis zu 1.250 Ampere und einer Bemessungsspannung von 690 Volt AC, lassen sich alle Komponenten des Energiemanagements wie Steuerung, Sicherungen, Leistungsschalter, Daten- und Leistungsschnittstellen integrieren sowie der normgerechte Anschluss von Verbraucher und öffentlichem Netz vornehmen.

Insgesamt bieten die Gehäuse- und Schranklösungen von Rittal damit durch die konsequente Verwendung von Standardkomponenten die Möglichkeit der Skalierung und zur modularen Erweiterung sowie durch die Integrationsmöglichkeit von Wechselrichter, Energie- und Batteriemanagement eine ideale Plattform für den Aufbau von Energiespeichern, unabhängig davon, welche Batterie- oder Wechselrichtertechnologie zum Einsatz kommt.

Erschienen in Ausgabe: 08/2012