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Ausgewählte Ausgabe: 09-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Dreimal so wirtschaftlich wie Hochvoltgeräte

Da Netzbetreiber laut Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) die Einspeisung von Strom aus privaten Photovoltaikanlagen drosseln oder abschalten dürfen, um eine Netzüberlastung zu verhindern, wird der Eigenverbrauch für viele Haushalte immer attraktiver. Voraussetzung dafür bildet die Installation von Speichermodulen, die aus Lithium-Ionen-Batterien bestehen, wie sie beispielsweise bereits auch im Auto verbaut werden. Zum Schalten und Trennen dieser Systeme bei Störungen wurden bislang Trennelemente aus dem Hochvoltbereich eingesetzt.


Batteriespeicher ermöglichen es Haushalten, den erzeugten Solarstrom selbst zu speichern und zu nutzen. Die Nachfrage nach diesen Systemen wird wohl in Zukunft deutlich steigen, zum einen, da sich die Netzbetreiber auf Basis des EEG mittlerweile entscheiden können, ob sie den Strom abnehmen oder die Leistung der Anlage über das Einspeisemanagement drosseln. Alternativ kann sich der Anlagenbetreiber beispielsweise für eine grundsätzliche Reduktion der Einspeiseleistung am Netzverknüpfungspunkt auf 70 % entscheiden. Zum anderen sinkt seit einigen Jahren die Höhe der Einspeisevergütung, so dass sich der Eigenverbrauch mittlerweile finanziell am stärksten lohnt. Die dafür notwendigen Speichersysteme bestehen in der Regel aus mehreren 12-, 24– oder 48 V-Lithium-Ionen-Batterien, die in Modulen angeordnet sind und zusammengeschaltet werden. Ihre Nutzung als Haushaltsstrom erfolgt über einen AC/DC-Wandler.
Viele Automobilzulieferer und -hersteller haben dieses Einsatzgebiet mittlerweile als Zweitverwendungsmöglichkeit insbesondere für die immer häufiger in Autos verbauten Lithium-Ionen-Batterien entdeckt. Diese können nur bis zu einer bestimmten Ladekapazität im Fahrzeug verbleiben, bevor sie ausgetauscht werden müssen. Zudem werden mit der Zeit natürlich auch die Ladezyklen immer häufiger. Die Batterien eignen sich jedoch sehr gut als dauerhafte Speicher für Solarstrom im privaten Bereich: Die Systeme werden mehr oder weniger kontinuierlich durch die Produktion der PV-Anlage geladen und der Strom entnommen, wenn er im Haushalt gebraucht wird. Um die Sicherheit des Gleichstrom-Speichersystems zu gewährleisten, ist es jedoch besonders wichtig, das Potential bei Störungen beziehungsweise Kurzschlussströmen sicher zu trennen. Eine galvanische Trennung ist hier zwingend notwendig. Mit den heutigen Halbleiterlösungen kann dies jedoch nicht garantiert werden, so dass stattdessen mechanische Relais eingesetzt werden müssen. Bisher greift der Markt auf Trennelemente aus dem Hochvoltbereich zurück, die jedoch keine wirtschaftliche Lösung darstellen. Als Alternative werden daher komplette Schütze verwendet, die allerdings noch größer, schwerer und teurer sind.

Lichtbogen unterdrücken ohne Löschmagnet

Im Gegensatz zum 12 bis 24 V-Bereich stellen bei einem 48 V-Netzspeicher Schaltlichtbögen ein Problem dar. Im 12 V-Netz können sie leicht unterdrückt werden, bei einer Niederspannung von 48 V ist das schon schwieriger. Aufgrund des hohen elektrischen Potenzials kann ein Störlichtbogen nicht selbstständig erlöschen, was zu Schäden im Relais oder Batteriespeicher führen könnte.

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Das kompakte 48 V-Relais von Gruner garantiert eine galvanische Trennung zwischen Antriebs- und Lastkreis und unterdrückt Schalt-Lichtbögen zuverlässig. Es kommt im Gegensatz zu Hochvoltgeräten ohne teure Schutzgasfüllung und Löschmagnet aus und erlaubt eine besonders einfache kundenseitige Adaptierung

Relais für den 400 VDC-Bereich besitzen eine kostenintensive Schutzgasfüllung, um eine Zündung solcher Lichtbögen zu unterdrücken. In ihrem Inneren befindet sich zudem ein Permanentmagnet, der den Lichtbogen mit seinem Feld strecken und zum Erlöschen bringen soll. Dadurch wird es allerdings notwendig, die Stromflussrichtung am Relais exakt vorzugeben.
Die Gruner AG, die bislang vor allem Hochstromrelais zum Schalten von Netzspannung bis 440 VAC und für 12 VDC-Automobilbordnetz-Anwendungen herstellt, hat nun ein Relais entwickelt, bei dem diese umständliche und teure Konstruktion umgangen werden konnte. Das Trennrelais 850 eignet sich für 12-, 24– und 48 V-Anwendungen und kommt ohne Gasfüllung oder magnetische Löschvorrichtungen aus (Bild 1).

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Autoren

 Iris Gehard

Jahrgang 1981, freie Redakteurin, München. Ihr Themenschwerpunkt sind SHK und erneuerbare Energien.

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