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Es geht auch ohne Batterie!

Text: Michael Raspoting, Puls
Bleibatterien werden seit Jahrzehnten als Energiespeicher für DC-USV-Systeme genutzt. Bei kurzen Überbrückungszeiten ist der Einsatz von Doppelschichtkondensatoren inzwischen jedoch eine echte Alternative – auch beim Preis.

Bei der Planung einer DC-USV sollten sich Anwender gleich zu Beginn die Frage stellen: Welche maximale Zeitspanne muss ich tatsächlich überbrücken? Liegt der Fokus auf einer hohen Energiedichte und einer langen Überbrückungszeit, gibt es noch keine bezahlbare Alternative zur Bleibatterie. Wer lange Ausfälle von mehreren Minuten oder sogar Stunden überbrücken will, muss demnach auch mit den Nachteilen dieser Batteriemodule leben. Dazu zählen in erster Linie die begrenzte Lebenserwartung, das hohe Gewicht, der eingeschränkte Temperaturbereich und das regelmäßige Nachladen.

Erfordert der Anwendungsfall jedoch kürzere Überbrückungszeiten in der Größenordnung zwischen 15 und 150 Sekunden, können Doppelschichtkondensatoren ihr volles Potential als Energiespeicher entfalten. Zudem sind die Preise für diese Komponenten in den vergangenen Jahren deutlich gesunken. Angesichts der vielen Vorteile gegenüber der Bleibatterie, macht sie das für den Einsatz in modernen DC-USV Systemen zu einer lohnenswerten Alternative. Zu den Vorteilen zählen die absolute Wartungsfreiheit, das geringe Gewicht, die kurze Ladezeit, der hohe Temperaturbereich und die geregelte Ausgangsspannung.

Langlebig und wartungsfrei

Die Angaben zur Lebensdauer von Bleibatterien sind trügerisch, denn sie lassen sich in der Praxis kaum erreichen. Die oftmals nach Eurobat angegebene Lebensdauer von 6 bis 9 Jahren erreicht eine Bleibatterie nur unter absoluten Idealbedingungen. Das setzt voraus, dass die Umgebungstemperatur im Einsatz bei +20°C liegt und keinerlei Voralterung durch Lagerung entstanden ist. Doch schon eine Temperaturerhöhung um 10°C halbiert die Lebensdauer der Batterie. Doppelschichtkondensatoren sind von diesem rapiden Verfall nicht betroffen. Sie sind fest in dem DC-USV-System verbaut und erzielen dieselbe Lebensdauer wie die Stromversorgung selbst. Im typischen Anwendungsfall sind das mehr als 10 Jahre. Während diesem Zeitraum müssen die Kondensatoren weder gewartet oder ausgetauscht noch regelmäßig geladen werden. Es entsteht auch keine Voralterung, wenn die Kondensatoren gelagert werden.

Für extreme Bedingungen

Einer der größten Nachteile von Bleibatterien ist der eingeschränkte Temperaturbereich von 0 bis +40°C. Sinkt die Umgebungstemperatur beispielsweise auf –10°C, gefriert beim Aufladen der Wasserstoff und zerstört die Batterie (Ausnahmen bilden lediglich teure Reinblei-Batterien). Doppelschichtkondensatoren verkraften hingegen Temperaturen von bis zu –40°C problemlos. Gerade bei Anwendungen im Bereich der erneuerbaren Energien oder beim mobilen Einsatz im Außenbereich, sind Doppelschichtkondensatoren perfekt geeignet.

Eine weitere Schwachstelle der Systeme mit Batteriemodulen zeigt sich bei höheren Temperaturen. Bereits ab +45°C tritt bei Bleibatterien Wasserstoff aus. Die Batterie muss somit außerhalb des Schaltschranks montiert werden, um das Ausgasen zu verhindern. Alternativ muss der Schaltschrank über ein Entlüftungssystem verfügen, wie es die Sicherheitsanforderung EN 50272-2 für stationäre Batterien vorschreibt. Eine DC-USV mit Doppelschichtkondensatoren bringt ihre volle Leistung auch bis +60°C, was den Einsatz auch in geschlossenen und unbelüfteten Schaltschränken möglich macht.

Systeme ohne Batterie

Puls hat all die genannten Vorteile in den aktuellen DC-USV-Systemen UC10.241 und UC10.242 vereint. Die Steuergeräte nutzen als Energiespeicher Doppelschichtkondensatoren mit 6 kWs (UC10.241) oder 12 kWs (UC10.242), deren Serienschaltung mit einer aktiven Balancer-Schaltung ausgestattet ist, was der Lebensdauer zugutekommt. Die Geräte sind für 24V-Systeme ausgelegt, können auf der DIN-Schiene montiert werden und im Normal- sowie im Pufferfall mit bis zu 15 A belastet werden. Durch verschiedene Meldekontakte und Anzeigeelemente kann das System zuverlässig überwacht werden. Der zusätzliche Inhibit-Eingang ermöglicht zudem ein Aussetzen der Pufferung. Außerdem ist bei aktiviertem PC-Mode ein erzwungener Neustart eines PCs nach einem Netzausfall möglich.

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