Das Thema Elektromobilität und die Bereitstellung der benötigten Energie rücken immer weiter in den Fokus. Mit den derzeit verfügbaren Technologien zur Energieerzeugung (erneuerbare Energien) kann eine dezentrale Versorgung aufgebaut werden. Dieser Ansatz bedingt aber die Möglichkeit der Energiespeicherung in räumlicher Nähe zur Energiegewinnung, um das vorhandene Netz auch nachhaltig zu entlasten. Werden Batterieladesysteme zur Energiespeicherung/Rückspeisung und der Versorgung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen zusammengebracht, muss ein großes Augenmerk auf die Interoperabilität und damit verbunden auf die EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) gerichtet werden.
Ladesysteme
Aus diesem Grund wurden im Zuge von globalen Standardisierungsverfahren neue Normen definiert bzw. vorhandene Normen für die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge angepasst. Diese beinhalten wichtige Aspekte wie EMV-Grenzwerte und sicherheitsrelevante Vorschriften. EMV-Filter mit entsprechender Auslegung ermöglichen die Einhaltung der Grenzwerte.
LCL-Filter oder Powerquality Lösungen der Firma Schaffner finden in unterschiedlichen Anwendungsarten der Ladeinfrastruktur Anwendung. Für eine bidirektionale Energiespeicherlösung wird ein LCL-Filter benötigt, hier ist es möglich mit Hilfe von rückspeisefähigen Umrichtern die gespeicherte Energie in das Versorgungsnetz zurückzuführen.
Power-Quality Filter finden hingegen in Systemen ohne rückspeisefähige Umrichter Einsatz und bedämpfen hier die Harmonischen der Grundschwingung.
EMV-Filter werden in beiden unterschiedlichen Anwendungsgebieten benötigt und müssen auf die anderen im System vorhandenen Filterstrukturen abgestimmt sein. Schaffner kann dank seiner Vorreiterrolle EMV-, LCL und Power-Quality-Lösungen bis zu einem sehr hohen Leistungs- und Funktionsbedarf aus einer Hand anbieten. Schaffner Filter sind sowohl im Einzelhaushalt, wie auch in Großanlagen (Logistikhubs, Häfen, ÖPNV, etc.) im Einsatz.
Die Normenlandschaft
Um die Anforderungen an die Systeme besser einzuordnen, sind die relevanten Normen zu berücksichtigen und anzuwenden.
Applikationsspezifische Norm: IEC 61851 Kabelgebundene Ladesysteme für Elektrofahrzeuge
- 1: Allgemeine Anforderungen
- 21-1: EMV-Anforderungen an Bordladegeräte für Elektrofahrzeuge zur Verbindung an eine Wechselstrom-/Gleichstrom-Versorgung
Vollständig definiert für AC und DC
- Störaussendung entsprechend IEC61000-6-1 & -3
- Störfestigkeitstest entsprechend IEC61000-6-2 & -4
- 23: Gleichstromladestation für Elektrofahrzeuge
- 24: Digitale Kommunikation zwischen einer Gleichstromladestation für Elektrofahrzeuge und dem Elektrofahrzeug zur Steuerung des Gleichstromladevorgangs
Basis EMV Normen:
- IEC61000 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
- -6-1 Störfestigkeit für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe
- -6-2 Störfestigkeit für Industriebereiche
- -6-3 Störaussendung für Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe
- -6-4 Störaussendung für Industriebereiche
- -3-12 Grenzwerte für Oberschwingungsströme
Produkte
Schaffner AC - (bis 690VAC) oder DC Standard-Filter (DC mit bis zu 1500VDC), sowie kundenspezifische Lösungen werden in den unterschiedlichsten Bereichen der Ladeinfrastruktur eingesetzt. Im kommerziellen und industriellen Sektor wurden bereits diverse Projekte mit den Filtern FN221X und FN331X erfolgreich realisiert. Kurzspezifikation: FN 2210 und FN2211: 1000VDC bei 250A bis 2300A (50°C Umgebungstemperatur). Auch als HV-Variante mit 1500VDC verfügbar. FN3310 und FN3311: 480VAC bei 250A bis 2300A (50°C Umgebungstemperatur) Auch als HV-Variante mit 690VAC verfügbar Alle Typen sind modular aufgebaut, d.h. diverse Kondensatoren-Konfigurationen sind realisierbar. FN2210 und FN3310 weisen keine kapazitive Kopplung (Y-Kondensatoren) gegen Erde auf. Die Filter – FN221X und FN331X - finden ihren Haupteinsatz in Infrastrukturen zum schnellen Laden von Fahrzeugen, zum Beispiel in Einkaufszentren oder im öffentlichen Verkehr zum Laden von Bussen. Das gleichzeitige Laden von mehreren Fahrzeugen erfordert eine hohe Leistung, welche mit dezentralen Energiespeicher entsprechend unterstützt oder eine netzunabhängige Lösung realisiert werden kann.
Zusammenfassung
1.) Die Normenlandschaft ist definiert
2.) Elektromobilität ist ohne dezentrale Energiespeicherung nicht möglich
3.) Die Verbindung der beiden Applikationen (Mobilität und Speicherung) ist die Zukunft und verknüpft zuverlässige und bewährte Technologien und Lösungen (Umrichter, erneuerbare Energien, etc…)
4.) Produkte und Lösungen zur Einhaltung von gängigen Normen für alle Bereiche stehen zur Verfügung.
