Erneuerbare Energien – Anwendungsszenario

Übersicht

Der globale Übergang zu sauberer Energie verändert die elektrische Infrastruktur in jedem Maßstab – von Solaranlagen auf Dächern bis hin zu Offshore-Windparks mit mehreren Gigawatt Leistung und großtechnischen Batteriespeicheranlagen. Mit dem Ausbau der Erzeugungskapazität aus erneuerbaren Quellen steigt auch die Komplexität der elektrischen Systeme, die erforderlich sind, um diese Energie zu erfassen, aufzubereiten, zu speichern und zuverlässig ins Netz einzuspeisen.

Niederspannungsverteilerschränke sind entlang der gesamten erneuerbaren Energieversorgungskette unverzichtbar. Sie bündeln die Wechselrichterausgänge auf Solarparks, versorgen Windkraftanlagen-Unterstationen mit Hilfs- und Steuerstrom, integrieren Batteriespeichersysteme (BESS) mit netzgekoppelten Wechselrichtern und stellen die motorische Steuerungs- und Schutzinfrastruktur auf Anlagenebene bereit, die die Erzeugungsanlagen rund um die Uhr im Betrieb hält. In der erneuerbaren Energieerzeugung – wo die Stromproduktion schwankt und jede Stunde ungeplanter Ausfallzeit zu Umsatzeinbußen und Risiken für die Netzstabilität führt – ist die Zuverlässigkeit von Niederspannungsschaltanlagen keine nachrangige Überlegung, sondern eine zentrale Projektanforderung. Unsere Verteilerschränke erfüllen diesen Standard: sie sind wetterbeständig, konform mit IEC 61439 und für die anspruchsvollen Außen- und Halb-Außen-Umgebungen konstruiert, in denen Infrastruktur für erneuerbare Energien betrieben wird.

Photovoltaikanlagen – Bündelung des Wechselrichterausgangs und Hilfsstromversorgung der Anlage

In einem Solar-PV-Kraftwerk im Versorgungsmaßstab speisen Strings aus Modulen Gleichstrom in String- oder zentrale Wechselrichter, die diesen in 400-V-Wechselstrom umwandeln. Die Ausgänge mehrerer Wechselrichter werden dann an Niederspannungs-Kombinationsschaltanlagen zusammengeführt, bevor der Strom über Mittelspannungstransformatoren hochtransformiert und ins Netz eingespeist wird. Diese Stufe der Wechselrichteraggregation stellt einen der kritischsten Verteilungspunkte im Kraftwerk dar – sie bewältigt hohe Dauerströme, häufiges Ein- und Ausschalten infolge wechselnder Bewölkung, die die Erzeugungsleistung variiert, sowie die harmonischen Wellenformen, die von Wechselrichtern erzeugt werden.



Unsere Niederspannungsverteilerpaneele und Sammelschienensysteme – mit einer Nennstromstärke von bis zu 4000 A und für Umgebungen mit hohen Oberschwingungen konzipiert – bieten die erforderliche Stromaggregation und Koordination der Überstromschutzeinrichtungen, die Elektroingenieure von Solarparks benötigen. Stufe nachgeschaltet versorgen spezielle Hilfsverteiler die betrieblichen Verbraucher der Anlage: Lüfter zur Inverterkühlung, Antriebsmotoren für Tracker, Kommunikationsausrüstung, Sicherheitssysteme sowie Beleuchtung der Anlagenfläche. Diese Hilfsverbraucher müssen auch dann weiterhin mit Strom versorgt werden, wenn die Anlage aus Sicherheitsgründen für Wartungsarbeiten abgeschaltet wird; dies erfordert eine sorgfältige Trennung vom Erzeugungskreis sowie eine zuverlässige, unabhängige Stromversorgung über das öffentliche Netz oder einen Standortgenerator.

Windparks – Turbinen-Umspannwerk und Hilfsstromversorgung des Sammelnetzwerks

Jede Windkraftanlage verfügt über ihr eigenes internes Niederspannungs-Stromversorgungssystem – für die Pitch- und Yaw-Steuerungssysteme, die Klimatisierung der Gondel, die Blasenheizung (bei Installationen in kalten Klimazonen), die Sicherheitsbeleuchtung sowie die Anlagenüberwachungsausrüstung. Am Fuß jeder Turbine oder in einem separaten Umspannwerkgebäude übernimmt ein kompaktes Niederspannungsverteilerboard die Steuerung dieser Hilfslast und arbeitet unter Umgebungsbedingungen mit extremen Temperaturbereichen, hoher Luftfeuchtigkeit, salzhaltiger Luft bei Küsten- und Offshore-Anwendungen sowie kontinuierlichen mechanischen Schwingungen durch die Turbinenstruktur.



Auf der Ebene der Sammelumrichterstation, wo die Leistung mehrerer Turbinen vor der Einspeisung ins Netz zusammengeführt wird, versorgen größere Niederspannungsverteileranlagen die eigenen Hilfsverbraucher der Station: Transformatorkühlung, Schutzrelaispaneele sowie Beleuchtung und Heizung der Station. Unsere Schaltanlagenteile – mit Gehäuseratings gemäß IP54/IP65, korrosionsbeständigen Oberflächenbeschichtungen und hochisolierenden Epoxidharz-Stromschienenhaltern mit einer Spannungsfestigkeit von 4500 V – sind speziell für die anspruchsvollen Umgebungsbedingungen elektrischer Räume in Windparks konzipiert, sowohl an Land als auch auf Offshore-Umrichterplattformen.

Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) – Netzgroße Speicherintegration

Die Speicherung elektrischer Energie in Batterien ist das am schnellsten wachsende Segment des erneuerbaren Energiesektors und bietet die Netzstabilisierung, Frequenzregelung und Lastspitzenabdeckung, die die schwankende Solarenergie- und Windenergieerzeugung erfordert. Eine großtechnische BESS-Anlage besteht typischerweise aus Batteriemodulen, bidirektionalen Stromumwandlungssystemen (PCS) sowie Niederspannungs-Verteilungsinfrastruktur, die den Leistungsfluss zwischen der Gleichstrom-Sammelschiene der Batterie, den PCS-Wechselrichtern und dem Wechselstrom-Netzanschlusspunkt steuert.



Die Niederspannungsverteiler in einer BESS-Anlage müssen einen bidirektionalen Leistungsfluss bewältigen, die Schutzzusammenarbeit zwischen mehreren parallel betriebenen PCS-Einheiten steuern und eine kontinuierliche Verfügbarkeit sicherstellen – denn eine BESS-Anlage wird häufig vertraglich verpflichtet, Frequenzregelleistungen mit Reaktionszeiten im Millisekundenbereich bereitzustellen. Unsere schwerlasttauglichen Sammelschienenverbinder, steckbare Einschubtrenner sowie mechanisch verriegelte Erdungsschalterbaugruppen bieten die Schaltpräzision und Zuverlässigkeit bei der Fehlerisolierung, die BESS-Elektroingenieure fordern. Hilfsverteiler innerhalb der BESS-Gehäuse versorgen Batteriemanagementsysteme (BMS), thermische Managementeinheiten, Brandunterdrückungssysteme und Infrastruktur zur Standortüberwachung – all diese Komponenten müssen unabhängig vom Lade- oder Entladezustand der Batterie stets betriebsbereit bleiben.

Hybrid-Kraftwerke und Mikronetze – Integrierte Erzeugung und Speicherung

Zunehmend kombinieren Projekte im Bereich erneuerbarer Energien Photovoltaik, Windenergieerzeugung, Batteriespeichersysteme (BESS) sowie Diesel- oder Gas-Notstromaggregate in einer einzigen, integrierten Hybridkraftanlage oder einem Mikronetz – insbesondere für abgelegene Bergbaubetriebe, Inselnetze und netzferne Industrieanlagen. Diese Anlagen erfordern eine anspruchsvolle Niederspannungsverteilungsarchitektur, die mehrere gleichzeitige Stromquellen steuern, nahtloses Umschalten zwischen den Quellen mittels automatischer Transfer-Schalter (ATS) ausführt und unabhängig von der aktiven Erzeugungsquelle eine stabile Spannung und Frequenz für empfindliche Prozesslasten gewährleistet.

Unsere Niederspannungsverteilerpaneele, ATS-kompatiblen Betätigungsmechanismen und Busverbindungs-Verriegelungssysteme unterstützen die komplexe Schaltlogik hybrider Kraftwerksarchitekturen. Zubehör für Generator-Parallelbetriebspaneele sowie hochstromfähige Sammelschienen-Systeme bilden die mechanische und elektrische Grundlage dafür, dass Steuerungssysteme Lastverteilung, Quellenpriorisierung und Black-Start-Sequenzierung – also die Fähigkeit, die gesamte Anlage aus einem stromlosen Zustand allein mit vor Ort vorhandenen Erzeugungsanlagen wieder mit Strom zu versorgen – steuern können.

Betrieb und Wartungsinfrastruktur – Gesamtanlagenweite Hilfsversorgung

Jede Anlage zur Erzeugung erneuerbarer Energien – unabhängig von der verwendeten Erzeugungstechnologie – benötigt zuverlässige, standortweite Hilfsstromversorgung für die Systeme, die den Betrieb des Kraftwerks sicherstellen: SCADA- und Kommunikationsnetzwerke, Sicherheitseinrichtungen am Geländeperimeter und Überwachungskameras (CCTV), Straßen und Zugangsbeleuchtung innerhalb des Geländes, Wartungswerkstätten sowie Einrichtungen für das Personal. Bei großen Solar- oder Windparks, die sich über Hunderte von Hektar erstrecken, stellt dieses Hilfsstromnetz selbst eine erhebliche Verteilungsherausforderung dar und erfordert strategisch platzierte Verteiler, robusten Kabelschutz sowie Schaltanlagen, die von Technikern vor Ort sicher bedient und mit möglichst geringem Spezialwissen gewartet werden können.

Unsere kompakten Zubehörteile für Verteilungsverteiler, mit Vorrichtungen zum Abschließen mit Vorhängeschlössern ausgestatteten Trennschaltergriffen sowie klar beschrifteten Betätigungsmechanismen sind speziell für die Wartung vor Ort konzipiert – sie ermöglichen es dem Betriebsteam vor Ort, einzelne Stromkreise sicher zu trennen, zu prüfen und wieder in Betrieb zu nehmen, ohne auf Fachfirmen zurückgreifen zu müssen; dadurch sinken sowohl die Wartungskosten als auch die Reaktionszeit bei Störungen.

Warum unsere Produkte sich für erneuerbare Energien eignen

Projekte im Bereich erneuerbarer Energien werden anhand strenger Finanzmodelle geplant, bei denen jede Komponentenentscheidung sowohl die Kapitalausgaben (CAPEX) als auch die langfristigen Betriebskosten (OPEX) des Assets über eine Einsatzdauer von 25 bis 35 Jahren beeinflusst.

• Für raue Umgebungen geeignet: Konstruktion entsprechend IP54/IP65; korrosionsbeständige Oberflächenbeschichtungen für Küstenregionen und feuchte Umgebungen
• Harmonikfest: stromschienen-Systeme und Isolationskomponenten, die für nichtlineare, harmonische Belastungen ausgelegt sind, wie sie durch Wechselrichter-basierte Erzeugung und BESS-Leistungsumwandlungssysteme entstehen
• Zertifiziert: IEC-61439-zertifiziert
• Lebenszyklusoptimiert: steckbare Einschübe und modulare Sammelschienenkonstruktionen minimieren die Wartungseinsatzdauer und senken so die Betriebskosten (OPEX) über die gesamte Lebensdauer der Anlage.
• CAD-unterstützt: .STEP- und .DWG-Dateien sind für alle Hauptkomponenten verfügbar und unterstützen die detaillierte Planung durch EPC-Unternehmer sowie die Vorbereitung von FATs.
• Ausschreibungsreif: 30-Tage-Preisgarantie bei BOQ-Einreichungen; kostenlose Engineering-Muster zur Spezifikationsfreigabe.

 
Von solarthermischen Großkraftwerken im Nahen Osten über Offshore-Windtransformatorstationen in Nordeuropa bis hin zu netzskaligen BESS-Anlagen in Nordamerika: Unsere werksdirekt gelieferten Niederspannungsverteilerkomponenten bieten die erforderliche Robustheit, Zertifizierung und anwendungsspezifische Kompetenz für Infrastruktur im Bereich erneuerbarer Energien.