Az energiatárolók összekötik a szektorokat, de mi köti össze az energiatárolókat? Az innovatív csatlakozástechnika jelentősége az energiatárolók biztonságos üzemelése és az All Electric Society megvalósítása szempontjából.
Rövid összefoglaló
A helyhez kötött energiatároló rendszerek nélkülözhetetlen láncszemet jelentenek a szektorok összehangolásában. Biztonságuk és megbízhatóságuk nem utolsósorban az alkalmazott elektromos csatlakozástechnikától függ. Ez lehetővé teszi a zavarmentes teljesítmény- és adatátvitelt.
Energiatárolók az All Electric Society társadalmában
Az éghajlatváltozás mérséklése és a geopolitikai függőségek csökkentése korunk egyik legfontosabb kérdése. Az All Electric Society és ezen belül a szektorok összehangolásának gondolata megoldási kezdeményezéseket kínál. Igaz az, hogy társadalmunkat, épületeinket, termelő létesítményeinket, mobilitásunkat és infrastruktúránkat az energia- és információtechnika terén hálózatba kell kötni. Az All Electric Society társadalmában ez a végtelenül rendelkezésre álló és káros kibocsátást nem okozó megújuló energiaforrások alapján valósítható meg.
A szél- és napenergia azonban nem áll folyamatosan rendelkezésre. A modern társadalom viszont folyamatosan, a nap 24 órájában éhes az energiára. Stabil tápellátás csak akkor érhető el, ha elegendő többletenergiát tárolunk ideiglenesen, hogy az szükség esetén később – például akkumulátoros energiatároló rendszerek segítségével – újra rendelkezésre álljon.
Akkumulátormodul akkumulátorcellákkal és kiegyensúlyozó nyomtatott áramköri lappal
Felépítés és működésmód
A kapacitástól függően ezek a helyhez kötött rendszerek készülékházakban, kapcsolószekrényekben, sőt konténerekben vannak elhelyezve. Az alapvető moduláris felépítés azonban mindig hasonló. Az elektromos összeköttetéseknek három típusát lehet megkülönböztetni: ezek a teljesítmény, a jelek és az adatok kapcsolatai, amelyek az energiaáramlások, a felügyeletre és vezérlésre szolgáló analóg jelek, valamint a digitális jelek átvitelének szinonimái.
Az akkumulátoros energiatároló legkisebb egysége az akkumulátorcella, ez a tulajdonképpeni tárolóelem. Sok ilyen cellát egy akkumulátor-modulban egyesítenek, és elektromosan összekapcsolnak (teljesítmény). Egy elektronikus kapcsolás garantálja az összes cella kiegyensúlyozott töltési/kisülési állapotát. Ezt nevezzük cellakiegyensúlyozásnak (jelek). A hőmérséklet-érzékelők a cellák termikus viselkedését felügyelik (jelek).
Akkumulátortartó állvány felül energiatermelő rendszer szabályzóval és több akkumulátormodullal
Több akkumulátormodul van egy tárolószekrényben összesítve, és teljesítményszinten csatlakoztatva. Minden modul információkat (adatokat) cserél egymással és a tárolószekrény vezérlőegységével, az úgynevezett energiatermelő rendszer szabályzóval (Power Control Unit,PCU). Például a külső érzékelők csatlakoztatásához mind az akkumulátormodulok, mind a PCU-k gyakran el vannak látva jelinterfészekkel is a táp- és adatcsatlakozások mellett.
Az energiatároló rendszer moduláris felépítése
A rendszerben több tárolószekrény van összekapcsolva az imént említett három szinten, vagyis a teljesítmény, a jelek és az adatok szintjén. A rendszerirányítást a legfelsőbb szintű fölérendelt vezérlő jelenti. Itt fut össze a tárolószekrényekből érkező összes elektromos összeköttetés. Ez tartalmazza az energiatárolók külső interfészeit is. Az energiacsere a hálózattal a teljesítményelektronikán keresztül történik. A különböző segédegységek jelei a rendszerirányításban futnak össze, például a tűzoltó rendszer esetében. A rendszerirányítás megfelelő adatkapcsolatokon keresztül kommunikál a hálózatüzemeltetővel és a szolgáltatókkal, akik/amelyek hozzáférhetnek a tárolóhoz.
Az energiatároló szív- és érrendszere
Az energiatárolón belüli elektromos kapcsolatokat úgy lehet képletesen leírni, mint annak ideg-, szív- és érrendszerét. Az energiaáramlások a véráramlásnak felelnek meg, amelyen keresztül az életenergia és egyben a érzékszerveinktől jövő jelek szállítása megtörténik – ilyen például a hőmérséklet, a gázok és a vizuális benyomások észlelése. Az adatvezetékek az idegekhez hasonlóan az információcserére szolgálnak. Ha valami baj van a vérkeringési vagy az idegrendszerrel, akkor az ember nem érzi jól magát, és megbetegszik. Az energiatárolóban is hasonló történik. Az elektromos csatlakozások hibái a rendszer üzemzavarait és kiesését okozzák, és kedvezőtlen konstelláció esetén akár az egész rendszer megsemmisüléséhez is vezethetnek.
Példák a csatlakozástechnika hibáira
Három példa szemlélteti, hogy milyen fontos a csatlakozástechnika, kezdve a teljesítményvezetékezéssel:
-
Sok esetben hagyományos csavaros csatlakozást használnak az akkumulátormodulok teljesítményszintű összekötésére. A csavarkötések kedvezőtlen körülmények között meglazulhatnak. Ha az első csatlakoztatáskor vagy a későbbi karbantartás során mulasztások történnek, akkor az megnövekedett érintkezési ellenálláshoz vezet. Ez a legjobb esetben hőveszteségben, a legrosszabb esetben azonban súlyos túlmelegedésben nyilvánul meg, ami akár a tároló kigyulladásához és ezáltal teljes megsemmisüléséhez is vezethet.
-
Tipikus jelcsatlakozás például az áramérzékelő kábelének csatlakoztatása a nyomtatott áramköri laphoz. Ezeket gyakran közvetlenül forrasztják, ami a szabad vezetékvégekkel együtt magában rejti az úgynevezett hideg forrasztási helyek kockázatát. Ez helytelen jelinformációkat eredményez, pl. túl alacsony mért áramokat. A túl nagy valóságos töltési és kisütési áramok következtében az akkumulátor sokkal gyorsabban öregedik.
-
Az adatkapcsolatokat gyakran patchkábelekkel, azaz dugaszolható vezetékekkel hozzák létre. Ha nem ügyelnek a minőségre, például a szűk mérettűrések és a jó minőségű érintkezőfelületek alkalmazásával, akkor az adatátvitel során hibák következhetnek be. Ezek rendszer üzemzavaraihoz sőt kieséséhez, a legrosszabb esetben a hardver károsodásához vezetnek.
Innovatív csatlakozástechnikák a teljesítmény, a jelek és az adatok számára, az energiatároló rendszerekben való felhasználásra
Ajánlások a csatlakozástechnika kiválasztásához
Hogyan lehet elkerülni az imént leírt hibákat, amelyek mindig pénzügyi veszteségeket okoznak az energiatárolók üzemeltetőinek? A teljesítmény-összeköttetésekhez dugaszolható csatlakozókat kell használni mindenütt, ahol nem valósíthatók meg meghatározott telepítési feltételek. Ez tehát a telepítés és karbantartás során létrehozandó teljesítmény-összeköttetésekre vonatkozik.
A szabad kábelvégek nyomtatott áramköri lapokhoz való csatlakoztatásakor a forrasztás helyett innovatív csatlakozástechnikákat lehet alkalmazni. A késes kapocscsatlakozások például nem igénylik a vezetővégek semmilyen előkezelését, és – a rugós csatlakozástechnikákhoz hasonlóan – nagyfokú kényelmet és maximális megbízhatóságot kínálnak. A környezeti feltételek határozzák meg az adatkapcsolatokra vonatkozó követelményeket. Az IP-védett dugaszolható adatvonali csatlakozók például a nagy szennyeződési fokú vagy nedves környezetek, az ipari minőségű adatcsatlakozók pedig a szigorú mechanikai követelmények esetén jelentenek jó megoldást.
Összegzés
Ugyanez igaz az energiatároló rendszerekre is: aki a kezdeti beruházáson spórol, az az üzemelés során többet fog fizetni. Ezen túlmenően ezek a készülékek és berendezések gyakran a rendszer szempontjából lényeges alkalmazásokban üzemelnek. A megbízhatóság ezért fontos jellemző, ha az All Electric Society elképzelését sikerre akarjuk vinni. Az elektromos csatlakozások itt döntő szerepet játszanak. Nagy figyelmet kell szentelni nekik.
Lépjen kapcsolatba szakértőinkkel!
További hozzájárulások
Akkumulátoros tároló, mint funkcionális megerősítő
A Phoenix Contact nyílt vezérléstechnikát alkalmaz az energia termelése, tárolása és további felhasználása közötti hézagok áthidalására.
Zöld energia biztonsággal
Hauke Kästing és a Phoenix Contact megvédi a szélerőműveket a kiberbűnözés ellen.
Egyenáramú hálózatok a szektorok összehangolásához
Az elektromobilitás, a napelemes rendszerek és az akkumulátoros tárolók forradalmasítják az ipart.