Energiespeicher Neues Konzept sorgt für effizienten Einsatz von Kondensatoren

Bei Umrichtern, zum Beispiel für Windkraftanlagen, spielen Kondensatoren eine entscheidende Rolle. Wurden die passiven Bauelemente in den letzten Jahren vor allem unter Preisdruck weiterentwickelt, ist jetzt auch einen Trend hin zu individuellen und durchdachten Konzepten zu erkennen. Ein Beispiel dafür liefert Hersteller FTCAP.

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Vor allem beim Handling der Energiespeicher gab es bislang noch Verbesserungspotenzial: „Die Herausforderungen bestanden vor allem in der aufwändigen Montage der Kondensatoren und dem knappen Bauraum der Umrichter“, sagt André Tausche, Geschäftsführer von FTCAP Fischer und Tausche Capacitors. Das neue Busbarsystem Fischer Link schafft Abhilfe – denn bei diesem patentierten Konzept erhalten die Anwender ein einbaufertiges Modul, sodass keine weitere Montage anfällt und im Schadensfall ein schneller Wechsel möglich ist.

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Ein Kondensatorendeckel ist bei dieser platzsparenden Bauweise nicht nötig, so dass sich die Volumenkapazität um bis zu zehn Prozent steigern lässt. „Das ist vor allem vor dem Hintergrund interessant, dass die Möglichkeit der Volumenreduzierung bei gängigen Konzepten begrenzt ist“, hebt Tausche hervor. „Normalerweise werden Film- und Folienkondensatoren über die Schichtdicke der verwendeten Folien optimiert, aber das ist nicht beliebig steigerbar.“

Beim Einsatz in Windkraftanlagen ergeben sich weitere konkrete Vorteile: In der Vergangenheit wurden fehlerhafte oder alte Kondensatoren einzeln ausgetauscht. Häufig mussten neue Kondensatoren in alte Kondensatorenbänke integriert werden – dabei handelt es sich um einen teuren und zeitaufwändigen Prozess, der auch Risiken birgt: „Ein neuer Kondensator hat im Vergleich zu alten Modellen einen relativ geringen Kriechstrom“, erläutert der Geschäftsführer. „Der Abgleichwiderstand kann die verschieden hohen Kriechströme innerhalb ein- und derselben Kondensatorenbank aber nicht ausgleichen. Daraus ergibt sich ein höheres Ausfallrisiko.“

Beim Umstieg auf Fischer Link werden die alten Bänke entsorgt und durch die innovativen Kondensatorenmodule ersetzt. So lassen sich Aufwand und Kosten für die Wartung signifikant reduzieren; zeitgleich wird die Ausfallsicherheit der betreffenden Windkraftanlage deutlich erhöht.

Individuell gemäß den Anforderungen gefertigt

FTCAP konzipiert und fertigt die Module jeweils nach kundenspezifischen Vorgaben. „Unsere enorme Produktionstiefe ermöglicht es uns, sehr individuelle Lösungen zu realisieren“, so André Tausche. Generell werden die Filmkondensatoren beim Fischer-Link-System direkt auf die Kupferplatten geschweißt. Die fertig bestückten Busbarplatten werden in einer flachen Wanne unter Vakuum eingegossen. So erreicht man eine rüttelfeste und haltbare Verbindung; für extreme Einsatzbedingungen sind optional zusätzliche Becherboden-Befestigungsplatten erhältlich. Durch die direkte Verbindung von Kondensator und Busbar lassen sich Kontaktkorrosionen vermeiden, die bei der Verschraubung der Kontakte auf laminierten Busbars häufig auftreten. Ebenso entfällt der Kondensatordeckel als „Schwachstelle“, über den diffusionsbedingte Feuchtigkeit einfallen könnte – entsprechend verlängert sich die Lebensdauer der Module maßgeblich.

Niederinduktiver Aufbau sorgt für hohe Resonanzfrequenz

Abgesehen von einer effizienteren Montage und Qualitätssicherung überzeugen die Systeme mit geringer Induktivität – parasitäre Widerstände und Induktivitäten werden auf ein Minimum reduziert. Der niederinduktive Aufbau des Systems bewirkt eine hohe Resonanzfrequenz und einen in weiten Bereichen gleichbleibend niedrigen inneren Verlustwiderstand (ESR, Equivalent Serial Resistance) von unter 1 mOhm. Der robuste Busbar aus reinem Kupfer gewährleistet eine gleichbleibend hohe Stromtragfähigkeit für den gesamten Frequenzbereich oberhalb 100 Hz bis weit über die Resonanzfrequenz hinaus. Die Bauweise erlaubt zudem eine optimale Abstimmung der elektrischen Eigenschaften von Busbar und Einzelkondensatoren.

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