In 30 Sekunden verstanden
In einem Satz: Mit STS für die sekundenschnelle Umschaltung zwischen Netz und Batterie + PCS für netzbildenden Inselbetrieb ersetzt oder reduziert der Energiespeicherschrank die herkömmliche Kombination aus USV und Dieselgenerator.
0.1 Kernleistungsmerkmale
- Umschaltzeit ≤ 20 ms — schneller als ATS, nahtloses Umschalten
- Einzelsystem 125 kW ~ 750 kW, bis zu 6 Schränke parallel
- Inselbetrieb ≥ 2 h (erweiterbare Batteriekapazität, stapelbar bis 8 h)
- Ersatz/Reduzierung von Dieselgeneratoren, spart Kraftstoff und Wartung
0.2 Vierschritt-Auswahlpfad
| Schritt | Was zu tun ist | Wo nachschlagen |
|---|---|---|
| 1 | Lastprofile klären (Leistung / Typ / Überbrückungsdauer) | Kundenangaben |
| 2 | Anhand R1–R6 die Belastungsquote ermitteln | §7.1 |
| 3 | Anzahl der Schränke berechnen + STS auswählen | §5 + §6 |
| 4 | Lade-STS sowie erstmalige Lastaufschaltung prüfen | §7.3 |
0.3 Fünf rote Linien – Kurzübersicht
- Speicherladeleistung + Lastleistung ≤ STS (maximale Betriebsleistung)
- Mehrere Module in einem Schritt zuschalten ≤ 40 %
- Inselbetrieb cosφ ≥ 0,8
- Induktive Lasten / Wolframlampen / Ladestationen → zwingend DyN11
- 6 Schränke ist die Obergrenze der Belastung im Inselbetrieb
1 Anwendbare Produkte
1.1 ENJOY-Serie
| Typ | Modell | Kapazität |
|---|---|---|
| STS | ESTS250-M (ESTS250-S) | 250 kW |
| STS | ESTS500-M (ESTS500/1000-S) | 500 kW |
| PCS | EPCS125-AM (D-Cube-A250/375/500) | 125 kW |
| PCS | EPCS125-AM-F (D-Cube-S125/261-EU) | 125 kW |
1.2 Hoenergy-Serie
| Typ | Modell | Kapazität |
|---|---|---|
| STS | ESTS250-S | 250 kW |
| STS | ESTS500-S | 500 kW |
| STS | ESTS1000-S | 1000 kW |
| Speicher-Ganzschrank | D-Cube-S125/261-EU | 125 kW / 261 kWh (flüssigkeitsgekühlt) |
| PCS-Ganzschrank | D-Cube-A250 | 250 kW |
| PCS-Ganzschrank | D-Cube-A375 | 375 kW |
| PCS-Ganzschrank | D-Cube-A500 | 500 kW |
| Batterieschrank | D-Cube-261D | 261 kWh (passend zur A-Serie) |
2 Systemaufbau
2.1 Topologie A: ein STS + ein PCS
2.3 Aufgaben der drei Hauptkomponenten
| Komponente | Funktion |
|---|---|
| STS Statischer Transferschalter | Überwacht den Netzstatus in Echtzeit, trennt bei Anomalien schnell vom Netz und verhindert Inselbetrieb sowie Rückspeisung |
| PCS Speicherumrichter | Im Netzbetrieb netzgeführt (PQ-Modus); im Inselbetrieb netzbildend (VF-Modus) |
| Bypass Umgehungsschalter | Wird bei Wartungsarbeiten am STS geschlossen, bleibt ansonsten geöffnet |
| Batteriesystem + BMS | Speichert elektrische Energie, liefert SoC- / SoH- / Zellzustandsdaten und gewährleistet die Sicherheitsgrenzen |
3 Betriebsmodi
3.1 Modus 1 | Netzgebundener Betrieb (Normalzustand)
- Die Last wird vom Netz versorgt
- Der Energiespeicher führt gemäß der EMS-Strategie wirtschaftliche Aufgaben wie Lastspitzenkappung und Lastauffüllung / Bedarfsmanagement / Frequenzregelung aus
- Der PCS arbeitet im Grid-Following-Modus (netzfolgender Modus)
3.2 Modus 2 | Umschaltung auf Inselbetrieb (Fehlerzeitpunkt)
- STS erkennt eine Überschreitung der Grenzwerte oder einen Ausfall der Netzspannung/-frequenz
- STS trennt die netzseitige Verbindung (im Millisekundenbereich)
- PCS wechselt von netzfolgendem (Grid-Following) zu netzbildendem (Grid-Forming / VF) Modus und baut Spannung sowie Frequenz aktiv auf
- Die Lasten laufen ohne spürbare Unterbrechung weiter
3.3 Modus 3 | Inselnetz-Versorgung (Dauerbetrieb)
- PCS als einzige Stromquelle, die die Last unabhängig versorgt
- Versorgungsdauer = verfügbare Energie ÷ Lastleistung (Beispiel: 1 Schrank 261 kWh mit 100 kW Last ≈ 2,3 h)
- Falls vor Ort eine PV-Anlage vorhanden ist, kann diese mit dem PV-System ein Microgrid bilden, um die Autonomie zu verlängern
3.4 Modus 4 | Netzwiederherstellung
- Die STS erkennt die Wiederherstellung und Stabilisierung des Stromnetzes (Einstellung der Synchronisierungszeit: innerhalb welcher Zeitdauer die Phasenanpassung abgeschlossen ist und vom Inselnetzbetrieb in den Netzbetrieb umgeschaltet wird)
- Nach der Synchronisation durch das PCS erfolgt eine sanfte Netzsynchronisation, und die Last wird wieder auf das öffentliche Stromnetz umgeschaltet
- Der Energiespeicher wechselt in den Lademodus, um sich auf den nächsten Stromausfall vorzubereiten
4 Typische Anwendungsszenarien
| Szenario | Problem | Mehrwert der Lösung |
|---|---|---|
| Rechenzentrum / Mobilfunkbasisstation | Stromausfall führt sofort zu Betriebsunterbrechungen | Übernahme im Millisekundenbereich, ersetzt oder reduziert USV und Dieselgeneratoren |
| Präzisionsfertigung / Halbleiter | Eine einzige瞬断 (transiente Unterbrechung) führt zur Verschrottung der gesamten Charge | Schutz kritischer Fertigungsschritte, Vermeidung hoher Verluste |
| Krankenhaus / Gewerbekomplex | Notbeleuchtung, Aufzüge, Brandmeldeanlagen müssen unbedingt mit Strom versorgt werden | Erfüllung der Anforderungen an die Versorgung sicherheitsrelevanter Lasten |
| Fabriken in Regionen mit schwachem Stromnetz | Häufige Stromausfälle, instabile Spannung | Erhöhung der Versorgungszuverlässigkeit, Stabilisierung der Produktion |
| Inselnetz / schwach angebundenes Microgrid | Kein oder unzuverlässiger Netzstrom | Aufbau eines unabhängigen Versorgungssystems durch PV + BESS |
5 Empfehlungstabelle für Produktkonfiguration
Die Konfigurationstabelle dient nur als Empfehlung für Standardszenarien. Die konkrete Auswahl muss je nach Lasttyp, Arbeitsszenario und weiteren Informationen gemäß Abschnitt 6 validiert werden.
STS-Leistung = Ladeleistung des Energiespeichers + Verbrauchsleistung der Last
Einphasige Lastobergrenze = min (Gesamtnennleistung des PCS × Lastfaktor, Gesamtnennleistung des PCS ÷ 3)
5.1 ESTS + D-Cube-A-Serie + 261D
| Netzseite (STS-Gesamtleistung) | Wechselstromseite (PCS-Gesamtleistung) | 2 h Notstromversorgung | 4 h Notstromversorgung | 6 h Notstromversorgung | 8 h Notstromversorgung |
|---|---|---|---|---|---|
| ESTS500-S (500 kW) | 1 × D-Cube-A250 (250 kW) | 2 × 261D (522 kWh) | 4 × 261D (1044 kWh) | 6 × 261D (1566 kWh) | 8 × 261D (2088 kWh) |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 1 × D-Cube-A375 (375 kW) | 3 × 261D (783 kWh) | 6 × 261D (1566 kWh) | 9 × 261D (2349 kWh) | 12 × 261D (3132 kWh) |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 1 × D-Cube-A500 (500 kW) | 4 × 261D (1044 kWh) | 8 × 261D (2088 kWh) | 12 × 261D (3132 kWh) | 16 × 261D (4176 kWh) |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 1 × A375 + 1 × A250 (625 kW) | 5 × 261D (1305 kWh) | 10 × 261D (2610 kWh) | 15 × 261D (3915 kWh) | 20 × 261D (5220 kWh) |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 2 × D-Cube-A375 (750 kW) | 6 × 261D (1566 kWh) | 12 × 261D (3132 kWh) | 18 × 261D (4698 kWh) | 24 × 261D (6264 kWh) |
5.2 ESTS + D-Cube-S125/261-EU-Serie
| Netzseitig (STS-Gesamtleistung) | Wechselstromseitig | PCS-Nennleistung | Batteriekapazität |
|---|---|---|---|
| ESTS250-S (250 kW) | 1 × D-Cube-S125/261-EU | 125 kW | 261 kWh |
| ESTS500-S (500 kW) | 2 × D-Cube-S125/261-EU | 250 kW | 522 kWh |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 3 × D-Cube-S125/261-EU | 375 kW | 783 kWh |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 4 × D-Cube-S125/261-EU | 500 kW | 1044 kWh |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 5 × D-Cube-S125/261-EU | 625 kW | 1305 kWh |
| ESTS1000-S (1000 kW) | 6 × D-Cube-S125/261-EU | 750 kW | 1566 kWh |
6 Konfigurationsauswahlformeln und Kurzreferenz
6.1 Kernformel
STS-Leistung ≥ Ladeleistung des Energiespeichers + Verbrauchsleistung der Last
Unter allen Betriebsbedingungen muss diese harte Randbedingung erfüllt sein, andernfalls wird der STS durch Überlast ausgelöst.
6.2 Szenarien-Schnellübersicht
| Szenario | Anzahl der Speicherschränke | Empfohlene STS | Empfohlene Belastung (ohmsch 80 %) | Maximal einmal zuschaltbare Last |
|---|---|---|---|---|
| Kleines Geschäft / Villa | 1 Einheit | 1 × 250 kW | 100 kW | 50 kW |
| Mittelgroßes Geschäft / kleines Büro | 1–2 Einheiten | 1 × 500 kW | 200–300 kW | 100 kW |
| Gewerbekomplex | 2–3 Einheiten | 1×250 + 1×500 parallel | 300–400 kW | 150 kW |
| Kleine Fabrik | 3–4 Einheiten | 2 × 500 kW parallel | 400–500 kW | 200 kW |
| Mittelgroße Fabrik | 4–5 Einheiten | 2 × 500 kW parallel | 300–500 kW | 250 kW |
| Große Fabrik (volle Bestückung) | 6 Einheiten | 2 × 500 kW parallel | 200–600 kW | 300 kW |
Detaillierte Einschränkungen zu den Lasttypen siehe §7.1 R1–R6; vollständige Produktkonfigurationsmatrix siehe §7.2–§7.3.
6.3 Schnellzugriff für Lasttypen
| Lasttyp | Maximale Belastungsrate | Wesentliche Einschränkung | Details siehe |
|---|---|---|---|
| Rein ohmsch (Elektroheizung, Glühlampen) | ≤ 100 %, empfohlen 80 % | Am verträglichsten | R1 |
| Frequenzgesteuert (Inverter-Klimaanlagen / -Pumpen) | ≤ 60 % (bei gemischter Beleuchtung ≤ 70 %) | Anlaufstrom ist zu prüfen | R3 |
| Induktiv / stoßbehaftet (Direktstartmotor, Festfrequenz-Klimaanlage) | ≤ 15–20 % | Hoher Einschaltstromstoß, zwingend zu reduzieren | R2 |
| Wolframfadenlampen / AC-Ladestationen | DyN11-Trenntransformator erforderlich | DC-Anteil verhindern, um Isolationswarnung auszulösen | R4 |
Gilt für Geräte mit dem En Jiu 125 kW PCS: D-Cube-S125/261-EU, D-Cube-A250/375/500. Formel: STS-Leistung = Speicher-Ladeleistung + Lastverbrauchsleistung
7.1 Vollständige Regeln R1–R6
| Regel | Originaltext (Auszug) | Technische Bedeutung | Typische Lasten |
|---|---|---|---|
| R1 | Leistung rein ohmscher Lasten ≤ PCS-Nennleistung, unterstützt 100 % Belastbarkeit, empfohlene Auslegung auf 80 % Belastbarkeit | Widerstandsheizungen, Glühlampen, elektrische Warmwasserbereiter usw., maximale Belastungsrate 80 % | Elektrokessel, elektrische Warmwasserbereiter, Glühlampen |
| R2 | Leistung rein induktiver Lasten ≤ 15 %–20 % der PCS-Nennleistung (Direktstartmotoren, Pumpen, Bohrmaschinen, nicht frequenzgeregelte Klimaanlagen und andere stoßbehaftete Lasten) | Anlaufstrom 6–8× Nennstrom, zwingend tiefe Derating + Sanftanlasser erforderlich | Direktstartmotoren, Pumpen, Bohrmaschinen, nicht frequenzgeregelte Klimaanlagen |
| R3 | Leistung von Frequenzumrichter-Lasten ≤ 60 % der PCS-Nennleistung; konventionelle Lasten wie frequenzgeregelte Klimaanlagen + Beleuchtung ≤ 70 % der PCS-Nennleistung | Frequenzumrichter erzeugen Gleichrichteroberschwingungen, Derating auf 60–70 % | Frequenzgeregelte Klimaanlagen, frequenzgeregelte Pumpen, frequenzgeregelte Aufzüge |
| R4 | Spezielle Lasten (Lasten mit hohen Anforderungen an die Stromqualität, z. B. Wolfram-Scheinwerfer in Theatern, AC-Ladestationen usw.) erfordern einen zusätzlichen DyN11-Trenntransformator am AC-Ausgang des PCS, um Zuverlässigkeit und Störfestigkeit zu erhöhen | DyN11-Trenntransformator: oberschwingungsfest + stoßfest + galvanische Trennung | Theaterscheinwerfer (Wolfram), AC-Ladestationen, medizinische Geräte |
| R5 | Betrieb im PCS-Inselnetzmodus, Leistungsfaktor ≥ 0,8 (rein ohmsche Lasten); ● Einmodulige Einmal-Aufschaltrate unterstützt 100 % Zuschaltung/Abwurf, empfohlene Auslegung auf 80 % Zuschaltung ● Bei mehreren parallelen Modulen im Inselnetzbetrieb beträgt die Einmal-Aufschaltrate ≤ 40 %, die verbleibende Last wird langsam zugeschaltet ● Bei Sonderanwendungen muss das Designkonzept und die Lastcharakteristik detailliert mit den Technikern unseres Unternehmens abgestimmt werden |
Harte Einschränkung bei Inselnetz-Parallelbetrieb; Verstöße lösen PCS-Schutz oder Kreisströme zwischen den Modulen aus | Alle Inselnetz-/Mikronetz-Szenarien |
| R6 | Auch einphasig gelten die obigen Einschränkungen (R1–R5), unterstützt unsymmetrische Belastung 100 %, einphasige Nennleistung = 1/3 PCS-Nennleistung | Drei Phasen dürfen vollständig unsymmetrisch belastet werden; physikalische Obergrenze einphasig = PCS/3 | Einphasige Hochleistungslasten, einphasige Ladestationen, einphasige Klimaanlagen |
7.2 Basis-Konfigurationsmatrix Speicher × STS (R1 / R5 / R6)
| Anzahl Speicherschränke | PCS Gesamtnennleistung | Empfohlene STS-Konfiguration | STS Gesamtnennleistung | Max. Dreiphasen-Entladung (R1: 80 %) | Max. Einphasen-Entladung (R6: PCS/3) | Einmaliges Zuschalten (R5) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Einheit | 125 kW | 1 × 250 kW | 250 kW | 100 kW | 41,67 kW | Einzelmodul 100 %, empfohlen 80 % (100 kW) |
| 1 Einheit | 125 kW | 1 × 500 kW | 500 kW | 100 kW | 41,67 kW | Einzelmodul 100 %, empfohlen 80 % (100 kW) |
| 2 Einheiten | 250 kW | 1 × 500 kW | 500 kW | 200 kW | 83,33 kW | Mehrmodul ≤ 40 % (≤ 100 kW) |
| 3 Einheiten | 375 kW | 1 × 500 kW | 500 kW | 300 kW | 125 kW | Mehrmodul ≤ 40 % (≤ 150 kW) |
| 4 Einheiten | 500 kW | 1 × 500 kW | 500 kW | 400 kW | 166,67 kW | Mehrmodul ≤ 40 % (≤ 200 kW) |
| 5 Einheiten | 625 kW | 2 × 500 kW parallel | 1000 kW | 500 kW | 208,33 kW | Mehrmodul ≤ 40 % (≤ 250 kW) |
| 6 Einheiten | 750 kW | 2 × 500 kW parallel | 1000 kW | 600 kW | 250 kW | Mehrmodul ≤ 40 % (≤ 300 kW) |
R5 anwendbar: Für alle Anzahlen von Speicherschränken erfordert der Inselbetrieb cosφ ≥ 0,8 (rein ohmsche Last). R6 anwendbar: Einphasige physikalische Obergrenze = PCS/3; gleichzeitig darf der Dreiphasenbetrieb vollständig unsymmetrisch bis 100 % einphasiger Belastung erfolgen.
7.3 Dreiphasiges Gleichgewicht / Entladungsbegrenzung bei unsymmetrischer einphasiger Last (R1–R5 / R6)
7.3.1 Dreiphasige symmetrische Last
| Anzahl Speicherschränke | PCS Gesamt-Nennleistung | R1 Rein ohmsch ≤100 % / empf. 80 % | R2 Rein induktiv ≤15–20 % | R3 Frequenzumrichter-Lasten ≤60 % | R3 Frequenzumrichter + Beleuchtung ≤70 % | R4 Sonderlasten Wolframlampe / AC-Ladestation |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Einheit | 125 kW | 100 kW | 19–25 kW | 75 kW | 87,5 kW | DyN11 erforderlich |
| 2 Einheiten | 250 kW | 200 kW | 38–50 kW | 150 kW | 175 kW | DyN11 erforderlich |
| 3 Einheiten | 375 kW | 300 kW | 56–75 kW | 225 kW | 262,5 kW | DyN11 erforderlich |
| 4 Einheiten | 500 kW | 400 kW | 75–100 kW | 300 kW | 350 kW | DyN11 erforderlich |
| 5 Einheiten | 625 kW | 500 kW | 94–125 kW | 375 kW | 437,5 kW | DyN11 erforderlich |
| 6 Einheiten | 750 kW | 600 kW | 113–150 kW | 450 kW | 525 kW | DyN11 erforderlich |
7.3.2 Einphasige unsymmetrische Last (R6 + R1–R5)
R6 entscheidend: Einphasige physikalische Obergrenze = PCS-Gesamtnennleistung / 3; gleichzeitig muss die einphasige Last auch die Einschränkungen R1–R5 einhalten. Einphasige Lastobergrenze = min(PCS-Gesamtnennleistung × Belastungsfaktor, PCS-Gesamtnennleistung / 3)
| Anzahl Speicherschränke | PCS-Gesamtnennleistung | Einphasige physikalische Obergrenze R6: PCS/3 | R1+R6 einphasig ohmsch min(80%, PCS/3) | R2+R6 einphasig induktiv min(20%, PCS/3) | R3+R6 einphasig Frequenzumrichter min(60%, PCS/3) | R3+R6 einphasig Frequenzumrichter+Beleuchtung min(70%, PCS/3) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Einheit | 125 kW | 41,67 kW | 33,33 kW (80 %) | 8,33 kW (20 %) | 25 kW (60 %) | 29,17 kW (70 %) |
| 2 Einheiten | 250 kW | 83,33 kW | 66,67 kW (80 %) | 16,67 kW (20 %) | 50 kW (60 %) | 58,33 kW (70 %) |
| 3 Einheiten | 375 kW | 125 kW | 100 kW (80 %) | 25 kW (20 %) | 75 kW (60 %) | 87,5 kW (70 %) |
| 4 Einheiten | 500 kW | 166,67 kW | 133,33 kW (80 %) | 33,33 kW (20 %) | 100 kW (60 %) | 116,67 kW (70 %) |
| 5 Einheiten | 625 kW | 208,33 kW | 166,67 kW (80 %) | 41,67 kW (20 %) | 125 kW (60 %) | 145,83 kW (70 %) |
| 6 Einheiten | 750 kW | 250 kW | 200 kW (80 %) | 50 kW (20 %) | 150 kW (60 %) | 175 kW (70 %) |
R6-Interpretation: Unterstützt dreiphasig 100 % unsymmetrische Belastung – z. B. 6 PCS-Einheiten mit 750 kW, Phase A voll belastet mit 250 kW, Phase B/C unbelastet, das PCS kann dennoch normal betrieben werden. R6 + R5: Die einphasige Last unterliegt ebenfalls der Einschränkung R5 für die einmalige Zuschaltrate (Einzelmodul 80 %, mehrere Module ≤ 40 %).
7.4 Konfiguration und Inbetriebnahmestrategie (R1 + R5)
7.4.1 Lademodus — STS-Kapazitätsprüfung (R1 + STS-Formel)
Formel: STS-Leistung = Speicherladeleistung + Lastleistung (Extremfall: Laden mit voller Leistung + R1 80 % synchroner Lastbetrieb)
| Anzahl Speicherschränke | PCS-Nennleistung gesamt | Ladeleistungsobergrenze | Synchronlast (R1 80 %) | Gesamtbedarf | STS-Nennleistung gesamt | STS-Reserve | Schlussfolgerung |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Einheit | 125 kW | 125 kW | 100 kW | 225 kW | 250 kW | +25 kW | ✅ Erfüllt (1×250k) |
| 1 Einheit | 125 kW | 125 kW | 100 kW | 225 kW | 500 kW | +275 kW | ✅ Erfüllt (1×500k) |
| 2 Einheiten | 250 kW | 250 kW | 200 kW | 450 kW | 500 kW | +50 kW | ✅ Erfüllt (1×500k) |
| 3 Einheiten | 375 kW | 375 kW | 300 kW | 675 kW | 500 kW | −175 kW | ❌ Nicht erfüllt → Ladebegrenzung ≤ 200 kW |
| 4 Einheiten | 500 kW | 500 kW | 400 kW | 900 kW | 500 kW | −400 kW | ❌ Nicht erfüllt → Ladebegrenzung ≤ 100 kW |
| 5 Einheiten | 625 kW | 625 kW | 500 kW | 1125 kW | 1000 kW | −125 kW | ⚠️ Grenzwertig → Ladebegrenzung ≤ 500 kW |
| 6 Einheiten | 750 kW | 750 kW | 600 kW | 1350 kW | 1000 kW | −350 kW | Nicht erfüllt → Ladebegrenzung ≤ 400 kW |
7.4.2 Einmalige Lastaufschaltungsstrategie (R5 im Detail)
| Parallelbetriebsmodus | Einmalige Aufschaltrate (R5) | Anzahl Speicherschränke | Maximal einmalig aufgeschaltete Last | Aufteilung der Restlast in Stapeln (R5) |
|---|---|---|---|---|
| Einzelmodul (1 PCS) | 100 % Aufschaltung/Abschaltung, empfohlen 80 % | 1 | 125 kW (100 %) / 100 kW (empfohlen) | Einstufig, keine Stapelung erforderlich |
| Mehrmodul (≥ 2 PCS) | ≤ 40 % | 2 | ≤ 100 kW | Restliche 100 kW stapeln (80+20 oder 60+40) |
| Mehrmodul | ≤ 40 % | 3 | ≤ 150 kW | Restliche 150 kW stapeln (100+50 oder 80+40+30) |
| Mehrmodul | ≤ 40 % | 4 | ≤ 200 kW | Restliche 200 kW stapeln (100+60+40) |
| Mehrmodul | ≤ 40 % | 5 | ≤ 250 kW | Restliche 250 kW stapeln (100+80+70) |
| Mehrmodul | ≤ 40 % | 6 | ≤ 300 kW | Restliche 300 kW stapeln (100+80+80+40) |
R5-Zeitablauf: Zunächst 40 % aufschalten → 100 ms stabilisieren → 30 % aufschalten → stabilisieren → 20 % aufschalten → stabilisieren → die letzten 10 % aufschalten. R5-Sonderanwendung: Wenn die Beschränkung der einmaligen Aufschaltrate von 40 % überschritten werden muss, muss der Entwurfsplan und die Lasteigenschaften unbedingt im Detail mit dem technischen Personal des Herstellers bestätigt werden.
7.4.3 Schnellreferenz für empfohlene Konfigurationen (mit vollständiger R1–R6 Eignungskennzeichnung)
| Anwendungsszenario | Empfohlene Konfiguration | R1 Dreiphasig | R2 Induktiv | R3 Frequenzumrichter | R4 Sonderlast | R5 Lastaufschaltung | R6 Einphasig |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kleine Last / Haushalt (≤100 kW) | 1 Speicher + 1×250 kW STS | 100 kW | 19–25 kW | 75 kW | DyN11 ergänzen | Einzelmodul 80 % | ≤ 33 kW |
| Kleine Gewerbe (≤200 kW) | 2 Speicher + 1×500 kW STS | 200 kW | 38–50 kW | 150 kW | DyN11 ergänzen | ≤40 % (100 kW) | ≤ 67 kW |
| Mittlere Gewerbe (≤300 kW) | 3 Speicher + 1×500 kW STS | 300 kW | 56–75 kW | 225 kW | DyN11 ergänzen | ≤40 % (150 kW) | ≤ 100 kW |
| Mittlere Gewerbe (≤400 kW) | 4 Speicher + 1×500 kW STS | 400 kW | 75–100 kW | 300 kW | DyN11 ergänzen | ≤40 % (200 kW) | ≤ 133 kW |
| Große Gewerbe (≤500 kW) | 5 Speicher + 2×500 kW STS parallel | 500 kW | 94–125 kW | 375 kW | DyN11 ergänzen | ≤40 % (250 kW) | ≤ 167 kW |
| Große Gewerbe / Microgrid (≤600 kW) | 6 Speicher + 2×500 kW STS parallel | 600 kW | 113–150 kW | 450 kW | DyN11 ergänzen | ≤40 % (300 kW) | ≤ 200 kW |
7.5 Hinweise zu kritischen Risiken (Zuordnung R1–R6)
| Risikopunkt | Auslöseregel | Gegenmaßnahme |
|---|---|---|
| Laden + Lastaufnahme überschreiten STS-Kapazität | R1 + STS-Formel | Ladeleistungsbegrenzung = STS-Nennleistung gesamt − aktuelle Last |
| Anlaufüberstrom bei Direktstart eines Motors | R2 | Sanftanlasser hinzufügen oder PCS um 15–20 % reduzieren |
| Oberschwingungsstörungen durch Frequenzumrichter | R3 | EMC-Filter am PCS-Ausgang hinzufügen oder um 60 % reduzieren |
| Stoßbelastung durch Wolframglühlampen / Ladestationen | R4 | zwingend Trenntransformator DyN11 hinzufügen |
| Mehrere Module schalten gemeinsam > 40 % zu | R5 | Strikte Staffelung der Zuschaltung, Intervall zwischen den Stufen ≥ 100 ms |
| Leistungsfaktor im Inselnetz < 0,8 | R5 | Lastcharakter prüfen, rein kapazitive / rein induktive Lasten verbieten |
| Einphasige Last übersteigt PCS/3 | R6 | Phasenstrom prüfen, bei Bedarf Dreiphasensymmetrie anpassen |
| Unsymmetrische große einphasige Last | R6 | Unsymmetriefähigkeit des PCS nutzen, jedoch einphasig ≤ PCS/3 |
| Ladeszenario mit ≥ 3 Speichersystemen | R1 + R5 | EMS-Lastmanagement mit Zeitstrategie aktivieren, Laden nachts und Entladen tagsüber |
8 Häufig gestellte Fragen (FAQ) – sortiert nach Häufigkeit der Anfragen
F1: Können im Inselbetrieb alle Lasten gleichzeitig zugeschaltet werden? Ein einzelner PCS kann 100 % auf einmal übernehmen (empfohlen 80 %); bei Parallelschaltung mehrerer Geräte darf die gleichzeitig zugeschaltete Lastleistung 40 % nicht überschreiten, die verbleibende Last muss in mehreren Stufen mit Sanftanlauf zugeschaltet werden (Intervall 5–10 s), andernfalls wird der Ringsstromschutz zwischen den Modulen ausgelöst. Dies ist eine zwingende Vorgabe.
F2: Wie hoch ist die maximale Anzahl parallel geschalteter Geräte? Die Obergrenze für die Lastübernahme im Inselbetrieb liegt bei 6 Geräten; die in der Praxis getestete stabile Obergrenze des Kommunikationsbusses beträgt 9 Geräte. Die beiden Werte haben unterschiedliche Bedeutungen – ersterer stellt eine Lastfähigkeitsbeschränkung dar, letzterer eine Begrenzung der Kommunikationskapazität.
F3: Gibt es Anforderungen an den Leistungsfaktor der Last im Inselbetrieb? Ja. Für den Inselbetrieb ist cosφ ≥ 0,8 erforderlich; bei Unterschreitung dieses Werts kann der PCS die Leistung reduzieren oder abschalten.
F4: Kann die Energiespeicherung einen Dieselgenerator vollständig ersetzen? Die meisten mittleren bis kurzen Stromausfälle (im Bereich mehrerer Stunden) können abgedeckt werden. Wird eine unterbrechungsfreie Versorgung über 24 h oder länger gefordert, wird eine Hybridkonfiguration aus Energiespeicher und Dieselgenerator empfohlen: Der Energiespeicher übernimmt die nahtlose Umschaltung im Sekundenbereich sowie die Spitzenlastkappung, der Dieselgenerator dient als langfristige Absicherung.
F5: Beeinträchtigt der Ausfall eines PCS die gesamte Gruppe? Der Ausfall eines Slave-Geräts beeinträchtigt die übrigen Einheiten nicht (der Hardware-Bus bleibt durchgehend verbunden, das ausgefallene Gerät sendet und empfängt lediglich nicht mehr). Bei einem Ausfall des Masters ist eine Software-basierte Neuwahl eines Masters erforderlich; die Betriebsumschaltung dauert 3–5 Minuten, wobei in dieser Zeit die Wirkleistungsabgabe unterbrochen ist. Für reine Backup-Szenarien ist dies akzeptabel; werden jedoch gleichzeitig Sekundenreserve-Aufgaben wie FCR / aFRR übernommen, muss dies im Konzept vorab ausdrücklich angegeben werden.
F6: Bedeutet eine Ringstruktur, dass es keine Stromausfälle geben kann? Nein. Die Ringstruktur stellt eine Kommunikationsverbindungs-Redundanz bereit (Schutz gegen Leitungsunterbrechungen), nicht jedoch eine Redundanz der einzelnen Stromversorgungsgeräte. Der Ausfall eines einzelnen PCS wird durch die Ringstruktur nicht „automatisch umgangen“; das fehlerhafte Gerät muss nach wie vor durch den Master aus dem Verbund entfernt werden. Dieser Punkt muss dem Kunden klar erläutert werden.
Anhang A｜Sechs rote Linien im Design (harte Randbedingungen)
Rote Linie ≠ Risiko: Eine rote Linie ist eine absolut unüberschreitbare harte Randbedingung; Risikohinweise siehe §7.5.
- Speicher-Ladeleistung + Lastleistung ≤ STS-Leistung — muss unter allen Betriebsbedingungen erfüllt sein
- 4-Schrank-Speicher + 1×500 kW STS nicht realisierbar — die Ladeleistung belegt bereits die gesamte STS-Kapazität, keine Lastreserve vorhanden
- 6 Schränke sind die Obergrenze der Offgrid-Lastkonfiguration — bei Überschreitung ist ein zusätzlicher STS-Cluster (500+500 kW) erforderlich; einfaches Aufsummieren ist nicht zulässig
- Erstmaliges Zuschalten mehrerer Module im Offgrid ≤ 40 % — harte Randbedingung, kein Empfehlungswert
- Induktive Lasten / Wolframdrahtlampen / Ladestationen erfordern zwingend einen Trenntransformator DyN11
- Offgrid-Betrieb cosφ ≥ 0,8 — darunter erfolgt eine Leistungsreduzierung oder Abschaltung des PCS
Anhang B｜Gegenüberstellung von Parallelbetrieb-Anzahl und Erstaufnahme
| Parallelbetrieb-Anzahl | Obergrenze der Erstaufnahme (≤40 %) | Umgerechnete Anzahl von 125-kW-Modulen |
|---|---|---|
| 2 Geräte | 100 kW | 0,8 |
| 3 Geräte | 150 kW | 1,2 |
| 4 Geräte | 200 kW | 1,6 |
| 5 Geräte | 250 kW | 2,0 |
| 6 Geräte | 300 kW | 2,4 |