Ein modulares Energiespeichersystem mit erweiterter Reichweite kombiniert Batteriespeicher, Leistungsumwandlung und einen Hilfsgenerator oder Range Extender. Es ist für Standorte konzipiert, an denen Netzstrom fehlt oder begrenzt ist und an denen sich die Last im Laufe der Zeit ändert. Anstelle einer einzelnen festen Einheit verwendet das System Module, die hinzugefügt oder entfernt werden können. Dies unterstützt Bau-, Telekommunikations-, Bergbau-, Vermietungs- und Veranstaltungsenergie. INJET HanCang entwickelt solche Systeme für temporäre und netzunabhängige Anwendungen.
Der Lastbedarf bleibt selten konstant. Ein Standort kann mit 50 kW für Büros und Werkzeuge beginnen und dann auf 300 kW anwachsen, wenn Kräne, Pumpen und Brecher eintreffen. Durch den modularen Aufbau kann die Kapazität der Nachfrage angepasst werden. Batteriemodule können 50 kWh, 100 kWh oder 215 kWh haben. Leistungsumwandlungsmodule können 50 kW, 100 kW oder 250 kW haben. Der Parallelbetrieb kann auf mehrere Megawattstunden skaliert werden. Dies reduziert Überdimensionierungen und verbessert die projektübergreifende Auslastung.
Ein Range Extender ist nicht die Hauptstromquelle. Dabei handelt es sich um einen Hilfsgenerator, der die Batterie auflädt oder die Last unterstützt, wenn der Ladezustand unter einen eingestellten Wert fällt. Die Batterie liefert Spitzen- und Übergangslasten. Der Range Extender läuft mit einer stabilen Leistung, oft zwischen 60 % und 80 % seiner Nennkapazität. Dies ist effizienter als ein großer Generator, der wechselnden Lasten folgt. Gängige Range Extender nutzen Diesel, Erdgas, Propan oder Biodiesel. Die Leistung kann je nach Batteriegröße und Standortbelastung zwischen 20 kW und 300 kW liegen.
Ein typisches System umfasst Batteriemodule, ein Batteriemanagementsystem, bidirektionale Wechselrichter, einen Range Extender, einen Energiemanagement-Controller und Verteilertafeln. Der Controller entscheidet, wann der Range Extender entladen, aufgeladen oder gestartet wird. Es verwaltet auch parallele Einheiten und Lastprioritäten. Die Kommunikation erfolgt über CAN, Modbus oder Ethernet. Die Fernüberwachung kann den Ladezustand, den Stromfluss, den Kraftstoffstand und den Fehlerverlauf anzeigen. Die Architektur unterstützt den Netzanschluss, sofern verfügbar, und den Inselmodus, wenn kein Netz vorhanden ist.
Die Dimensionierung beginnt mit einem Lastprofil. Ingenieure erfassen die durchschnittliche Last, die Spitzenlast, die tägliche Energie und die Dauer der kritischen Last. Für einen Standort mit 200 kW Spitzenleistung und 800 kWh Tagesenergie kann eine 500-kWh- bis 800-kWh-Batterie geeignet sein, wenn der Range Extender eine durchschnittliche Last liefert. Die Wechselrichterkapazität muss Motoranlauf- und Schweißstöße verarbeiten können. Ein 250-kW-Wechselrichter kann eine Dauerlast von 200 kW mit einer kurzen Überlastgrenze unterstützen. Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind weit verbreitet, da sie bei 80 % Entladetiefe 4000 bis 6000 Zyklen bieten. Der Round-Trip-Wirkungsgrad beträgt je nach Umwandlung und Wärmemanagement oft 88 % bis 94 %.
Der Range Extender sollte so dimensioniert sein, dass er die durchschnittliche Last plus Batterieladung abdeckt. Wenn die durchschnittliche Last 80 kW beträgt und beim Laden 40 kW hinzukommen, kann ein Range Extender mit 120 kW bis 150 kW die Batterie innerhalb ihres Zielladezustands halten. Der Controller kann den Range Extender bei 30 % Ladezustand starten und bei 80 % stoppen. Dadurch werden Motorzyklen reduziert. Bei vielen Hybridprojekten sinken die Generatorbetriebsstunden im Vergleich zu einem reinen Dieselsystem um 30 bis 50 %. Je nach Lastprofil und Solareintrag kann der Brennstoffverbrauch um 20 bis 40 % sinken.
Batteriemodule und Leistungselektronik erzeugen Wärme. Luftkühlung ist bei kleineren Modulen üblich, während Flüssigkeitskühlung für eine höhere Leistungsdichte eingesetzt wird. Der Betriebstemperaturbereich kann bei geeigneter HVAC- oder Flüssigkeitskühlung zwischen -20 °C und 50 °C liegen. Für den Außenbereich können Gehäuse die Schutzarten IP54, IP55 oder IP66 aufweisen. Containersysteme nutzen häufig eine Grundfläche von 10 Fuß, 20 Fuß oder 40 Fuß. Der Geräuschpegel für Range Extender kann je nach Gehäuse und Belastung 65 dB bis 75 dB in 7 Metern Entfernung betragen.
Das Energiemanagementsystem ist das Herzstück eines modular aufgebauten Sortimentserweiterungssystems. Es kann kritische Lasten wie Sicherheit, Entwässerung und Kommunikation priorisieren. Es kann unkritische Lasten auf Zeiträume verlagern, in denen die Batterie geladen ist. Es kann auch Solareingänge verwalten, sofern verfügbar. Algorithmen können Tageszeit, Kraftstoffpreis und Ladezustand nutzen, um zu entscheiden, wann der Range Extender betrieben werden soll. Die Datenprotokollierung unterstützt die Berichterstattung über Kraftstoffverbrauch, Energiedurchsatz und entsprechende Betriebsstunden.
Auf Baustellen werden diese Systeme für Büros, Kräne, Schweißarbeiten, Betonpumpen und Beleuchtung eingesetzt. Telekommunikationsstandorte nutzen sie als Backup- und Off-Grid-Stromversorgung. Bergbaulager nutzen sie als Unterkünfte, Pumpen und Werkstätten. Vermietungsunternehmen verwenden modulare Einheiten, da diese zwischen Projekten verschoben werden können. Veranstaltungen und temporäre Einrichtungen nutzen sie für einen leiseren Betrieb und reduzierte Emissionen. Ein modulares System kann per LKW, Skid oder Container transportiert werden.
Die Installation umfasst die Vorbereitung des Standorts, die Kabelverlegung, Erdung und Schutzkoordination. Das Batteriesystem sollte auf einer ebenen Fläche oder Unterlage aufgestellt werden. Für die Belüftung und den Servicezugang ist Freiraum erforderlich. Bei der Inbetriebnahme werden Spannung, Frequenz, Phasendrehung, Isolationswiderstand und Schutzeinstellungen überprüft. Durch Lastbanktests kann die Ausgabe bei 50 %, 75 % und 100 % Last bestätigt werden. Das Energiemanagementsystem ist mit Standortlastprioritäten, Ladezustandsgrenzen und Start-Stopp-Punkten des Range Extenders konfiguriert.
Die Wartung umfasst eine Sichtprüfung, Überprüfung des Kabeldrehmoments, Wartung des Kühlsystems und Firmware-Updates. Der Range Extender erfordert je nach Betriebsstunden eine Öl-, Filter- und Kühlmittelwartung. Der Zustand der Batterie sollte im Laufe der Zeit überwacht werden. Ein gut verwaltetes System kann nach 4000 bis 6000 Zyklen eine nutzbare Kapazität von 80 % aufrechterhalten. Durch die Ferndiagnose können Besuche vor Ort reduziert werden. Schulungen für Bauelektriker unterstützen den sicheren Betrieb und das richtige Schalten.
Der finanzielle Fall hängt von den Kraftstoffkosten, dem Lastprofil und der Projektdauer ab. Ein Hybridsystem kann im Vorfeld teurer sein als ein Dieselgenerator, kann aber die Kraftstoff- und Wartungskosten senken. Wenn ein Standort 100.000 Liter Diesel pro Jahr verbraucht, werden bei einer Reduzierung um 30 % 30.000 Liter eingespart. Bei 1,2 USD pro Liter sind das 36.000 USD pro Jahr. Weitere Einsparungen ergeben sich aus längeren Generatorwartungsintervallen und geringeren Kosten für die Einhaltung von Lärmschutzvorschriften. Modulare Miet- oder Leasingmodelle können den Cashflow verbessern.
INJET HanCang bietet modulare, erweiterte Energiespeichersysteme für Bau- und Off-Grid-Projekte. Die Systeme kombinieren Batteriemodule, bidirektionale Stromumwandlung, Range-Extender-Steuerung und Fernüberwachung. Konfigurationen können von kleinen mobilen Einheiten bis hin zu Containersystemen skaliert werden. Das Design konzentriert sich auf stabile Leistung, Kraftstoffreduzierung und flexiblen Einsatz. Projektteams können die Kapazität erhöhen, wenn die Auslastung zunimmt, und die Ausrüstung neu einsetzen, wenn sich der Standort ändert.
Ein modulares Energiespeichersystem mit erweiterter Reichweite bietet eine flexible Möglichkeit, Standorte ohne festes Netz mit Strom zu versorgen. Es nutzt Batterien für Spitzen- und Schwachlastzeiten und einen Range Extender für nachhaltige Energie. Bei richtiger Dimensionierung und Steuerung können Kraftstoffverbrauch, Motorstunden und Lärm reduziert werden. INJET HanCang unterstützt diesen Ansatz mit skalierbaren Energiespeicher- und Reichweitenerweiterungslösungen.