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Auf unserer Reise, das Energiespeichersystem (ESS) zu verstehen, haben wir bereits den Batteriepack, unser „Energiespeicher“, und das BMS, unser „intelligentes Gehirn“, kennengelernt.
Heute konzentrieren wir uns auf ein weiteres unverzichtbares Mitglied dieses Teams – das Power Conversion System (PCS).
Wenn das ESS eine Brücke zwischen zwei unterschiedlichen „elektrischen Welten“ ist, dann ist das PCS der Hauptdispatcher und Übersetzer dieser Brücke. Es steuert die Richtung, Geschwindigkeit und Form des Energieflusses. Damit ist es das zentrale Element, das bestimmt, ob das Speichersystem effizient, präzise und stabil mit der Außenwelt interagieren kann.
Um das PCS zu verstehen, müssen wir zunächst die beiden parallelen „elektrischen Welten“ anerkennen:
Die Gleichstrom-(DC)-Welt: Dies ist die Welt der Batterien. Ob Telefonbatterie, Elektrofahrzeug-Batterie oder große Batteriepakete in Energiespeichersystemen – sie speichern und liefern Gleichstrom. Ihr Hauptmerkmal ist die konstante Richtung des Stromflusses.
Die Wechselstrom-(AC)-Welt: Dies ist die Welt des öffentlichen Stromnetzes und der meisten Haushalts- und Industriegeräte. Strom aus Steckdosen ist Wechselstrom. Sein Hauptmerkmal ist die zyklische Änderung von Richtung und Stärke.
Diese beiden Welten sprechen unterschiedliche „elektrische Sprachen“ und können nicht direkt miteinander kommunizieren.
Die grundlegende Aufgabe des PCS ist es, als effizienter, intelligenter und bidirektionaler „Übersetzer“ zwischen DC und AC zu fungieren. So wird eine nahtlose Umwandlung und Übertragung von Energie ermöglicht.
Physisch besteht ein PCS typischerweise aus einem oder mehreren Schränken. Diese enthalten leistungsstarke elektronische Geräte (wie IGBT-Module), ausgeklügelte Steuerkreise, Reaktoren und ein effizientes Kühlsystem.
Das PCS führt die „Übersetzungsarbeit“ zwischen DC- und AC-Welt durch zwei reversible Kernprozesse aus:
Wenn das Energiespeichersystem aus dem Netz laden muss, übernimmt das PCS die Gleichrichtung.
Arbeitsablauf: Das PCS nimmt den Wechselstrom (AC) aus dem Netz und nutzt seine leistungselektronischen Schalter, um den Strom zu schneiden und zu filtern.
Ziel: AC wird in steuerbaren Gleichstrom (DC) mit spezifischer Spannung und Stromstärke umgewandelt.
Analogie: Es ist wie die Übersetzung einer gesprochenen AC-Sprache in eine standardisierte DC-Sprache, die ins Batterie-„Dokument“ geschrieben wird.
Dieser Prozess wird vom BMS und EMS präzise gesteuert, um die Batterie sicher und effizient zu laden.
Wenn Strom benötigt wird oder ins Netz zurückgespeist werden soll, übernimmt das PCS die Inversion.
Arbeitsablauf: Es nimmt den Gleichstrom (DC) aus dem Batteriepack und wandelt ihn mit den leistungselektronischen Bauteilen in Standard-Wechselstrom (AC) um.
Ziel: Hochwertiger AC, perfekt synchronisiert mit Spannung, Frequenz und Phase des Netzes („netzgebunden“).
Analogie: Die DC-„Dokumentsprache“ wird zurück in einen gesprochenen AC-Dialekt übersetzt, der vom Netz oder den Geräten verstanden wird.
Für netzgebundene Systeme ist diese Synchronisation entscheidend für die sichere Netzanschlussfähigkeit.
Das PCS eines modernen Energiespeichersystems erfüllt weit mehr als nur die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom. Es übernimmt mehrere zentrale Rollen:
Das PCS ist die direkte Steuereinheit für die Leistungsabgabe des Systems.
Das übergeordnete Energiemanagementsystem (EMS) trifft Entscheidungen basierend auf Optimierungsstrategien, wie zeitabhängige Tarifierung oder Netzsteuerungsbefehle.
Das PCS empfängt diese Befehle und reagiert innerhalb von Millisekunden.
Es steuert den Stromfluss präzise und reguliert so die Systemleistung.
Die Qualität des vom PCS ausgegebenen Wechselstroms beeinflusst direkt die Lebensdauer der Geräte und die Netzstabilität. Ein hochwertiges PCS muss folgende Eigenschaften gewährleisten:
Reine Wellenform: Standard-Sinuswelle mit sehr geringer harmonischer Verzerrung (THD).
Stabile Spannung und Frequenz: Unabhängig von Lastschwankungen konstant.
Schnelle Reaktion: Anpassung bei Netzstörungen oder plötzlichen Laständerungen.
Das PCS bestimmt, ob ein ESS im On-Grid-, Off-Grid- oder Hybridmodus betrieben wird:
Netzgekoppeltes PCS: Funktionen zur Netznachführung und Synchronisierung.
Off-Grid-PCS: Netzbildende Funktionen, um unabhängig ein stabiles Mikronetz zu schaffen.
Hybrid-PCS: Kombiniert beide Funktionen und wechselt nahtlos zwischen ihnen.
Das PCS ist eine der technisch fortschrittlichsten und funktional komplexesten Komponenten eines ESS. Es beeinflusst Reaktionsgeschwindigkeit, Umwandlungswirkungsgrad, Stromqualität, Betriebsmodi und die Kapitalrendite des Systems.
Die Wahl eines leistungsstarken, zuverlässigen PCS ist wie die Ausstattung Ihres ESS mit einem hochqualifizierten „Meisterübersetzer“.
Bei FFDPOWER wissen wir, welche entscheidende Rolle das PCS für die Gesamtsystemleistung spielt. Deshalb arbeiten wir ausschließlich mit weltweit führenden PCS-Anbietern zusammen und optimieren die Integration in unsere Systeme. So gewährleisten wir erstklassige dynamische Leistung und langfristige Zuverlässigkeit für jedes gelieferte ESS.