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Shunt-basiertes Strom- und Spannungsmessmodul

Wirkungsgrad und Lebensdauer von Energiespeichern verbessern

3. Juni 2013, 14:06 Uhr | Nicole Wörner

Das Strom- und Spannungsmessmodul IVT Modular in der galvanisch getrennten (li.) und galvanisch nicht getrennten Variante lässt sich aus standardisierten Komponenten flexibel konfigurieren.

Um Energiespeicher in Wirkungsgrad und Lebensdauer zu verbessern, ist eine kontinuierliche Überwachung der Batteriekapazität nötig. Einen hochgenauen Ansatz verfolgt Isabellenhütte mit dem Shunt-basieren Strom- und Spannungsmessmodul »IVT Modular«: Mit einem Messfehler von unter 0,1 Prozent unterbietet es Produkte anderer Messverfahren um ein Vielfaches.

Mit einem Anteil von rund 10% am jährlichen Bruttostromverbrauch soll sich die Photovoltaik laut dem Bundesverband Solarwirtschaft bis 2020 als wesentliche Säule der Energieversorgung in Deutschland etablieren - dies führt dazu, dass Privatpersonen und Unternehmen immer mehr eigene Elektrizität erzeugen und verbrauchen werden. Das geht jedoch nur, wenn die Energiespeicher der PV-Anlagen überschüssige Energie so lange speichern können, bis sie benötigt wird. Die in Spitzenzeiten produzierte Energie muss zu jeder Tages- und Nachtzeit zum Verbrauch zur Verfügung stehen.

Obwohl Energiespeicher inzwischen wirtschaftlich und effizient betrieben werden, besteht doch immer noch Forschungsbedarf, um den Wirkungsgrad und die Lebensdauer zu steigern und gleichzeitig die Kosten zu senken. Eine der wichtigsten Voraussetzungen ist die präzise Messung der Batteriekapazität. So muss das System über Funktionen wie State of Charge (SoC), State of Health (SoH) und State of Function (SoF) genau informiert sein. Fundierte Aussagen darüber lassen sich nur auf Basis einer genauen Bestimmung von Strom und Spannung treffen.

Hier setzt die auf Shunt-basierte Strommesstechnik spezialisierte Isabellenhütte an: Basierend auf den Erfahrungen im Automobil-Batteriemanagement hat sie das bereits praxiserprobte IVT-Sensormodul zur Strom-, Spannungs- und Temperaturmessung für den Einsatz in Speichersystemen für regenerative Energiesysteme weiterentwickelt. Unter dem Namen »IVT Modular« ist das Sensorsystem nun mit frei konfigurierbaren Modulen erhältlich.

»Mit dem IVT Modular lassen sich die physikalischen Größen Strom und Spannung exakt ermitteln«, erläutert Jens Hartman, Sales Director ISAscale bei Isabellenhütte. Diese Messwerte sind wichtig, damit der Energiefluss in der Batterie kontrolliert erfolgen kann, die Ladezeiten und -zyklen optimiert werden können und sich somit schließlich die Lebensdauer der Batterie verlängert. »Für zukunftsfähige Energiespeicher, wie sie für die geplante Energiewende in Deutschland benötigt werden, sind diese Faktoren elementar.«

Langzeitstabil dank Shunt-Technologie

Der für die Messwerterfassung eingesetzte Sensor basiert auf der Shunt-Technologie. Shunts oder so genannte Strommesswiderstände werden in der Batterieüberwachung bevorzugt eingesetzt, denn sie arbeiten über den gesamten potentiell auftretenden Temperaturbereich und unter allen Umgebungsbedingungen sehr genau. Bedingt durch extrem niedrige Widerstandswerte von 5 bis 300 μOhm fällt die Verlustleistung gering aus. »Widerstände haben normalerweise die Eigenschaft, dass sie über einen Temperaturbereich driften«, verdeutlicht Hartmann. »Die Shunts der Isabellenhütte sind bei Temperaturen von -40 bis +125 °C nahezu driftfrei und damit von Temperatureinflüssen annähernd unabhängig.« Darüber hinaus verfügt das IVT Modular über eine hohe Überstrom- und Überspannungsfestigkeit, eine hohe Langzeitstabilität, einen stabilen mechanischen Aufbau und einen niedrigen inneren elektrischen Widerstand.