Steckverbinder machen Batterieanschluss schnell und sicher

B. Eng Mathias Ohsiek, Produktmanager FDC, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Batteriespeicher stehen im Rahmen der Energiewende aktuell besonders im Fokus. Die Installation von Batteriespeichern bringt jedoch eine große Herausforderung mit sich: Die Batteriemodule stehen praktisch immer unter Spannung. In der klassischen Verdrahtung mit Ringkabelschuhen und Schraubbolzen heißt das, dass dauerhaft unter Spannung gearbeitet wird. Den Anschluss kann also nur eine Elektrofachkraft erledigen.

Bei Systemspannungen von bis zu 1.500 V heißt das also zusätzlich: „isoliertes Werkzeug, isolierende Schutzkleidung, Material zum Abdecken von aktiven Teilen und die Gummimatte zur Standortisolierung“ (BG ETEM, DGUV Information 203.001 (BGI 519)). In der Folge werden also die ohnehin zeitaufwendigen Verdrahtungsarbeiten durch zusätzliche Schutzmaßnahmen noch deutlich komplizierter.

Berührungsschutz in Steckverbindern bietet Vorteile

Moderne Verbindungstechnik – ausgelegt auf die jeweiligen Anforderungen von Heim-, Industrie- und Großspeichern – kann speziell für Batteriemodule an drei Stellen Verbesserung verschaffen.

• 1. Berührungsschutz:
  Steckverbinder können berührgeschützt angeschlossen werden. Die Verbindungen zwischen den Modulen werden zwar unter Spannung, aber ohne Gefährdung des Anwenders ausgeführt. Um die Bildung eines Lichtbogens zu vermeiden, muss natürlich trotzdem sichergestellt werden, dass keine Last anliegt.
• 2. Zeitersparnis:
  Fertig konfektionierte Leitungen ermöglichen die elektrische Installation ohne jegliches Werkzeug innerhalb von Sekunden. Wo der Schraubanschluss noch mit dem korrekten Drehmoment gesichert werden muss, ist der Steckverbinder mit einem ‚Klick‘ verbunden.
• 3. Wartung:
  Auch wenn eine Schraubverbindung initial korrekt hergestellt wurde, kann sich die Verbindungsqualität über die Zeit verschlechtern. Aus hohen Temperaturunterschieden über das Jahr und der zusätzlichen Erwärmung durch hohe Ströme können Temperaturdifferenzen von bis zu 100 K resultieren. Die Folge: Ein Schraubanschluss muss regelmäßig mit dem korrekten Drehmoment nachgezogen werden. Im Steckverbinder hingegen sorgen federnde Kontaktelemente für eine gleichbleibende Kontaktkraft und damit eine hohe Verbindungsqualität auch über Jahre hinweg.

Skalierbarkeit vom Heim- bis zum Großspeicher

Wie groß ist das Speichersystem und für welche Anwendung ist es gedacht? Nach diesen Vorgaben richten sich auch die Anforderungen an die Anschlusstechnik der Batteriemodule. Beispielsweise muss der Installateur bei kleinen Heimspeichersystemen flexibel auf die Einbausituation vor Ort eingehen. Die Anschlusstechnik muss diese Flexibilität zulassen. Bei Großspeichern hingegen ist dieser Faktor kaum relevant. Das Innere eines Speichercontainers ist meist stark standardisiert aufgebaut. Um eine Vielzahl an Modulen zu verschalten, rücken die Installationszeit sowie eine kostengünstige Anschlusslösung in den Fokus.

Phoenix Contact bietet spezifische steckbare Lösungen an – angefangen vom Einsatz bei kleinen Heimspeichern über Industriespeicher hin zu Großspeichern. Neben der weit verbreiteten frontseitigen Anschlusstechnik gibt es auch ein völlig neu konzipiertes Einschubsystem auf Stromschienen. All diese Lösungen haben eines gemeinsam: Die Entwickler haben sie eigens auf die Applikation Energiespeicher zugeschnitten, womit sie deren Anforderungen erfüllen. Alle Steckverbinder sind für Systemspannungen bis 1.500 VDC ausgelegt. Ein mechanischer Verpolschutz verhindert sicher, dass der Installateur Plus- und Minuspol der Batteriemodule vertauscht. Außerdem kann er die unterschiedlichen Polaritäten durch verschiedene Farben klar voneinander unterscheiden.

• Heimspeicher:
  Oftmals verbinden Wechselrichter Heimspeicher mit der Photovoltaikanlage, um den dort erzeugten Strom zu speichern. Die Anschlusstechnik muss somit ähnliche Anforderungen erfüllen wie die bereits etablierte der Wechselrichter. Um Verwechselungen mit den Photovoltaik-Strings auszuschließen, hat Phoenix Contact eine Variante mit kodiertem Steckgesicht entwickelt. Diese verhindert sowohl dass Anwender Batteriepole kurzschließen als auch Batterie und Photovoltaikanschlüsse unbeabsichtigt kombinieren. Auch optisch unterscheiden sich die roten und blauen Batteriestecker von den Anschlüssen der PV-Anlage.
• Industriespeicher:
  Die neuen Batteriepolstecker von Phoenix Contact zeichnen sich vor allem durch drei Merkmale aus: Sie eignen sich für hohe Ströme, flexible Anschlussrichtungen und unterschiedliche Anschlusstechniken für die Geräteseite. Die Übertragung von Strömen bis 350 A bei 1.500 V ermöglichen Querschnitte von 16 – 120 mm². Ein umfangreicher Berührschutz bietet auch im ungesteckten Zustand Sicherheit für den Installateur. Weil die Steckverbinder sich um 360° rotieren lassen, können Anwender flexibel auf unterschiedliche Einbaubedingungen reagieren. Zudem können Gerätehersteller aus verschiedenen Anschlusstechniken (Strombalken, Gewindebolzen, Crimp) auswählen.
• Großspeicher:
  Um die Kosten so gering wie möglich zu halten, sind Großspeicher heutzutage weitestgehend standardisiert. In Standard-Containern befinden sich Racks und Stromschienen zur Energieverteilung– warum also nicht auch die Anschlusstechnik dahingehend anpassen? Phoenix Contact bietet hierfür ein Einschubsystem an, das direkt auf Stromschienen kontaktiert. Dies erspart komplett das Verdrahten der Leistungsanschlüsse. Ein hoher Toleranzausgleich von ±4 mm sorgt dabei für einen sicheren Einschub auf die Stromschienen. Da der Stecker ähnlich einer Reihenklemme modular aufgebaut ist, lassen sich Ströme von 40 bis hin zu 200 A übertragen. (co)

www.phoenixcontact.de

Weitere Details zur Verbindungstechnik für Energiespeichersysteme

• Phoenix Contact GmbH & Co. KG