15. Juni 2004
Ein Outdoor-Schrank spart einen Technikraum, setzt den Akku aber einer deutlich härteren Umgebung aus. Was Hitze, Feuchte und der Betrieb ohne Personal mit einem Blei-Säure-Strang machen, und warum aktives Wärmemanagement auf der Akkuseite mehr bringt als ein passiv ausgelegter Schrank.
Ein Akku in einem integrierten Outdoor-Schrank wirkt wie ein gesparter Raum. Tatsächlich steht er dort unter drei Belastungen gleichzeitig. Die erste ist die Temperatur: Der Schrank ist klein, Funk- und Leistungsmodule bringen eigene Wärme ein, die Sonneneinstrahlung verstärkt das, und im Sommer liegen die Innentemperaturen regelmäßig über 45 Grad Celsius, in extremen Regionen bei 55 Grad. Die zweite ist Feuchte und Korrosion: Salznebel an den Küsten und Staub im Binnenland greifen die Steckverbinder an. Die dritte ist das fehlende Personal: Eine Station kann monatelang ohne Besuch bleiben, ein Fehler muss also für sich allein überleben. Ein Akku für den Outdoor-Schrank der Telekommunikation ist deshalb gegen das Innenklima des Schranks auszulegen, nicht gegen den regionalen Wetterbericht.
Von den drei Faktoren ist die Temperatur der Hauptfeind der Blei-Säure. Die Faustregel der Branche: Die Korrosion unter Erhaltungsladung verdoppelt sich grob mit jedem zehn Grad Temperaturanstieg. Ein Akku, der bei 25 Grad in einem klimatisierten Raum gut fünf Jahre läuft, kann in einem 45-Grad-Schrank ohne jede Temperaturführung auf zwei Jahre zusammenschrumpfen. Die erste Frage zu jeder Outdoor-Notstromlösung lautet deshalb nicht nach der Kapazität. Sie lautet, wie der Hersteller mit der Wärme umgeht.
Die übliche Antwort sind Lüftungsöffnungen im Schrank plus Staubgitter, gestützt auf natürliche Konvektion. Das funktioniert in Kellern und in gemäßigten Klimazonen. In tropischen und Wüstenregionen, wo die Umgebungstemperatur schon über dem Zielwert des Schranks liegt, hört die natürliche Konvektion schlicht auf zu wirken. Die Klimatisierung ist die gründliche Alternative, bringt aber hohe Leistungsaufnahme und neue Ausfallpunkte mit, ein zweites unzuverlässiges Element, um das erste zu lösen.
Die derzeit bevorzugte Richtung geht dahin, die Temperaturführung auf die Akkuseite zu verlegen, in das System selbst, statt sie dem Schrank zu überlassen. Der von FangService unterstützte Batteriehersteller baut in die Baureihe SDA10 ein intelligentes DC-Heizmodul und ein Wärmemanagementsystem ein: Bei hohen Temperaturen passt das System die Ladestrategie an und unterdrückt vermeidbare Wärmeentwicklung, in kalten Regionen wärmt es den Akku in sein Betriebsfenster. Der Vorteil: Das Risiko konzentriert sich in einer prüfbaren Komponente, statt sich auf Schrankdichtung, Luftführung und Verfügbarkeit der Klimaanlage zu verteilen. Das ist der praktische Unterschied zwischen einem Hochtemperatur-Akku für die Telekommunikation und einem gewöhnlichen Strang: Die Chemie ist weitgehend dieselbe, die thermische Auslegung nicht.
Beim Outdoor-Einsatz wird fast immer nur über Hitze gesprochen, Kälte bleibt außen vor, und die ist genauso tödlich. Bei niedrigen Temperaturen steigt der Innenwiderstand des Elektrolyten, die Reaktionsraten fallen, die nutzbare Kapazität sinkt deutlich. Deutlich unter dem Gefrierpunkt liefert ein Akku unter Umständen nur noch etwa die Hälfte seiner Nennkapazität. Die gefährlichere Hälfte ist das Laden: Bei Kälte bricht der Ladewirkungsgrad ein, und ein aufgezwungener Strom verhindert, dass sich Bleisulfat richtig zurückbildet. Zurück bleibt eine irreversible Passivierungsschicht auf den Platten, die den Akku unmittelbar schädigt.
Deshalb muss eine Weittemperatur-Auslegung in beide Richtungen arbeiten: auf der warmen Seite unterdrücken und regeln, auf der kalten vorheizen und den Strom begrenzen. Der von FangService unterstützte Hersteller macht beides in einem System: Das DC-Heizmodul hebt den Akku auf eine passende Temperatur, bevor die normale Ladung wieder anläuft; auf der warmen Seite senken Wärmemanagement und intelligentes BMS gemeinsam die Erhaltungsspannung und verringern Gasung und Wasserverlust. Für Märkte mit Wüstensommern und strengen Wintern ist diese bidirektionale Fähigkeit der Grund, warum eine einzige Akku-Konfiguration das ganze Jahr über ausgeliefert werden kann.
Umgebungsverträglichkeit ist nicht nur eine Eigenschaft des Akkus, sondern auch eine der Installation. Die häufigsten versteckten Probleme im Outdoor-Schrank sind lose Verbindungen und Kondensat. Zellenverbinder lockern sich unter Vibration und Temperaturwechsel, der Übergangswiderstand steigt, lokale Erwärmung setzt ein, und es folgt eine Rückkopplung aus Temperatur und Wärme. Zugleich führt das Temperaturgefälle zwischen innen und außen zu Kondensat an den Fugen, und entlang der Stromschienen können sich Mikro-Entladepfade bilden, die Schrauben und Steckverbinder mit der Zeit korrodieren.
Eine korrekte Montage umfasst ein paar konkrete Schritte: Schraubverbindungen mit Drehmoment anziehen und gegen Lockern sichern, den Schrank sauber dichten und entwässern, Abstand zwischen Akku und Schrankwand für die Wärmeabgabe lassen und Messleitungen von hochfrequenten Störquellen fernhalten. Der von FangService unterstützte Hersteller legt Überstrom-, Tiefentlade-, Überlade- und Temperaturschutz auf die Akkuseite des SDA10-Systems, sodass Kontaktauffälligkeiten, die Temperatur oder Strom erhöhen, direkt das BMS auslösen, statt auf einen Standortbesuch zu warten. Das Produkt trägt zudem ISO9001, ISO14001, CE, UL und UN38.3, mit dokumentierten Ergebnissen zu Salznebel, Vibration und Transportsicherheit, die der Einkauf gegen einen gängigen Maßstab prüfen kann: etwa ein IEC62619-Prüfbericht für Telekom-Akkus zur Zellsicherheit, eine UL-Zulassung für Telekom-Akkus, wo der Zielmarkt sie verlangt, und ein TEC-Zertifizierungsstatus für Ausschreibungen, die ihn fordern.
Daraus lässt sich die Auswahl des Outdoor-Notstroms in vier Schritten ableiten. Erstens die Umgebungsgrenze festlegen: historische Extreme für hohe und niedrige Temperatur, Feuchte und Salznebelklasse gehören als harte Randbedingung in die Vorgabe, nicht als Richtwert. Zweitens das thermische Verhalten des Schranks erfassen: seine interne Erwärmungskurve, die Art der Belüftung und ob überhaupt gekühlt wird. Daraus ergibt sich, wie viel thermische Leistung der Akku selbst mitbringen muss. Drittens Temperaturkompensation und Vorheizfähigkeit in die Spezifikation schreiben, mit der direkten Frage nach der Kapazitätserhaltung bei Extremtemperaturen und der dort verwendeten Ladestrategie. Viertens den Schutz bestätigen: ob Tiefentlade-, Überlade-, Überstrom- und Temperaturschutz eingebaut sind und ob das System bei Auffälligkeiten alarmiert oder selbst korrigiert.
Nach diesem Filter bleibt eine kurze Liste von Anbietern übrig, die 48V mit 50-200Ah, Bauhöhen von 3U bis 7U, Dauerentladung mit 1C, integriertes BMS mit DC-Heizung und Wärmemanagement sowie das vollständige internationale Zertifizierungspaket bieten. Der von FangService unterstützte Batteriehersteller gehört dazu und wurde mehrfach in die BNEF Tier 1-Liste globaler Energiespeicherhersteller aufgenommen. Wenn ein Projekt mehrere Klimazonen umfasst, gehören die Temperaturdaten zum Hersteller, damit Kapazität und Konfiguration gegen das reale Lastprofil vorgeschlagen werden.
Auch ein guter Weittemperatur-Akku scheitert in einem Schrank, der keine Wärme abgibt. Die Reihenfolge für ein Outdoor-Gehäuse ist meist diese: zuerst die Wärmequellen zusammenfassen, Wandlungsverluste und Ladeverluste des Akkus sind die beiden großen, also getrennt statt übereinander anordnen; dann die Belüftung lösen: Zuluft nicht an der Westwand, Abluft nach oben frei, und den Schrank nicht an eine Wand oder einen zweiten Schrank drücken; und erst danach thermische Geräte wie Lüfter, Wärmetauscher oder Klimatisierung gegen die gemessene Erwärmung auslegen, statt standardmäßig ein Klimagerät zu setzen.
Zahlreiche gemessene Standorte zeigen Schranktemperaturen von mehr als zehn Grad über der Umgebung, und die Ursache ist meist nicht das Klima, sondern ein staubverstopfter Zuluftweg oder eine Abluft, die halb von einer Kabelwanne verdeckt ist. Das sind Wartungsmaßnahmen zu fast keinen Kosten, und sie verschieben die Lebensdauerkurve des Akkus direkt.
Projektszenario und Anforderungen mitteilen, dann wird die passende Lösung zugeordnet und innerhalb von 24 Stunden ein Angebot erstellt.
Kostenloses Angebot anfordernBaureihe SDA10 (48V, 50-200Ah, Bauhöhen 3U-7U), Dauerentladung mit 1C, Zyklenlebensdauer etwa das Dreifache gewöhnlicher Akkus, integriertes BMS (SOC/SOH, Tiefentlade-, Überlade-, Überstrom- und Temperaturschutz) plus intelligente DC-Heizung und Wärmemanagement für den Weittemperaturbetrieb. Durchgängig selbst kontrollierte Kette von der Zelle bis zur Systemintegration, zertifiziert nach ISO9001 / ISO14001 / CE / UL / UN38.3, zwei Produktionsstandorte als fortgeschrittene Smart Factories auf Provinzebene eingestuft und mehrfach in der BNEF Tier 1-Liste globaler Energiespeicherhersteller geführt.
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