Stationäre elektrische Speichersysteme – darauf muss man achten

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Selbst Energie zu erzeugen und zu verbrauchen, liegt im Trend. Damit dies effizient ist, braucht es Speichersysteme. Wir erklären, welche Vorschriften bei der Installation solcher Energiespeicher beachtet werden müssen.

Autor: Daniel Rölli

Die aktuelle Lage und die stark steigenden Energiekosten bewirken ein Umdenken in der Energiebeschaffung. Immer mehr Endkunden möchten ihre Energie selbst herstellen und so möglichst autark und unabhängig vom Weltmarkt und der Wirtschaftspolitik sein. Durch diesen Wandel erhalten stationäre elektrische Speichersysteme eine immer grössere Bedeutung. Werden sie mit intelligenter Gebäudeautomation kombiniert, lässt sich der Eigenverbrauch maximieren.

Durch neue Systeme entstehen meistens auch neue Sicherheitsbedürfnisse oder Gefahren. Im Bereich der stationären elektrischen Batteriesysteme müssen unter anderem die Normen «Brandschutzmerkblatt VKF Lithium-Ionen-Batterien» und SNR 460712:2018 «Stationäre elektrische Speichersysteme» beachtet werden.

Schutz gegen Feuer und Explosion

Die SNR 460712:2018 «Stationäre elektrische Speichersysteme» geht auf die elektrische Sicherheit der Anlagen ein. Sie definiert die Anforderungen für die Planung, Installation und den Betrieb von elektrischen Speichersystemen, die an das Niederspannungsnetz angeschlossen werden. Speziell zu beachten sind die unterschiedlichen Gefährdungen bei den beiden Betriebsarten, dem Netzparallelbetrieb oder dem Netzersatzbetrieb. In dieser Regel nicht berücksichtigt werden Inselanlagen, wie sie in Alphütten, Berghütten, Schrebergärten usw. installiert sind.

Diese Batteriesysteme dürfen weder in feuergefährdeten noch in explosionsgefährdeten Bereichen, Räumen oder in Fluchtwegen installiert werden. Um den Zugang für nicht berechtigte (instruierte) Personen zu verhindern, sind die Batterien in einem abschliessbaren Raum, Schrank oder Behälter unterzubringen. Besteht die Gefahr, dass Elektrolyte oder andere Chemikalien aus einer Batterie austreten, muss der Fussboden gegen Elektrolyt undurchlässig und gegen chemische Einflüsse resistent sein. Die einfachere Lösung ist, die Batterie in einer Auffangwanne aufzustellen.

Eine ausreichende Lüftung ins Freie muss sichergestellt sein. Hierbei sind die Herstellerangaben zur benötigten Luftzirkulation bzw. Ventilation der Batterie zu beachten. Die Aufstellungsbedingungen des Herstellers sind immer einzuhalten. Zusätzlich sind die Anforderungen der Brandschutzbehörden hinsichtlich der Brandgefahren zu berücksichtigen. Batteriesysteme müssen so ausgewählt und angeordnet werden, dass ihre Erwärmung bei üblichem Betrieb und im Fehlerfall keinen Brand verursachen kann.

Schutz gegen elektrischen Schlag

Beim Netzersatzbetrieb werden zwei Arten unterschieden: Bei der ersten Variante bildet das Speichersystem im Netzersatzbetrieb ein TN-System. Dabei ist zu beachten, dass es eine Verbindung des Neutralleiters (Sternpunktnachbildung) mit dem Schutzleiter (Haupterdungsschiene) erzeugt. Dass der Schutzleiter dabei nicht geschaltet werden darf und dass eine allpolige Trennung zum Netz erhalten bleiben muss, sind Voraussetzungen. Sollte die Sternpunktnachbildung versagen, muss das System abschalten. Die Sternpunktnachbildung muss mit ≥ 10 mm² Cu an die Haupterdungsschiene angeschlossen werden.

Bei der zweiten Art wird ein IT-System aufgebaut. Dabei muss die Energieversorgung beim Auftreten des ersten Fehlers innerhalb von 5 Sekunden ausschalten. Sollte diese Anforderung nicht eingehalten werden, muss die Anlage die Ausgangsspannungen auf ≤ 50 V AC oder ≤ 120 V DC gegen das Erdpotenzial begrenzen. Im Überlastfall muss die Anlage innerhalb von 5 Sekunden ausschalten. Bei IT-Systemen muss die Anlage auf Betriebsmittel überprüft werden, die aufgrund ihrer Eigenschaften nicht funktionieren (Geräte mit Bezug auf Erdpotential). Sind im System noch keine lsolationsüberwachungsgeräte (IMD) verbaut, müssen gemäss den Anforderungen entsprechende Geräte installiert werden.

Im Netzersatzbetrieb muss das inselnetzbildende System beim maximalen Kurzschlussstrom nach maximal 5 Sekunden abschalten. Unter gewissen Voraussetzungen ist eine automatische Wiederzuschaltung für maximal drei Versuche zulässig. Zwischen den Zuschaltversuchen ist eine Wartezeit von ≥ 90 Sekunden einzuhalten. Danach muss das System abgeschaltet bleiben. Eine manuelle Wiederzuschaltung ist erst nach Behebung des Fehlers zulässig. Zudem muss die maximal zulässige Asymmetrie im Netzersatzbetrieb gemäss den Herstellerangaben beachtet werden.

Betriebsmittel

Die DC-Leitungen sind entsprechend den Normen zu installieren (siehe Grafik). Für Wartungsarbeiten müssen Einrichtungen zum Trennen des Batteriesystems auf der AC- und DC-Seite vorgesehen werden. Bei Kompaktsystemen darf die DC-Leitung zur Batterie nicht getrennt werden können. Batteriespeichersysteme, beziehungsweise Wechselrichter, können glatte Gleichfehlerströme ≥ 6 mA DC oder Fehlerströme mit höheren Frequenzen verursachen. Diese Fehlerströme können die Funktion eines Fehlerstromschutzschalters vom Typ A beeinflussen, indem sie ihn erblinden lassen, sodass er sie nicht mehr detektieren kann. Können gemäss Herstellerangaben glatte Gleichfehlerströme ≥ 6 mA DC verursacht werden, sind Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen vom Typ B oder B+ vorzusehen.

Kennzeichnungen und Dokumentationen

Raum, Schrank oder Behälter sind mit folgenden Warn- und Hinweisschildern zu kennzeichnen:

Warnhinweise nach Herstellerangaben
Wenn die Batterie nicht in einem Schrank oder Behälter untergebracht ist: Verbotsschild «Feuer, offene Flammen und Rauchen verboten», Warnschild «Akkumulator, Batterieraum» zum Hinweis auf ätzende Elektrolyte, explosive Gase, gefährliche Spannungen und Ströme

Stationäre elektrische Energiespeichersysteme müssen gemäss der SNR 460712:2018 mit folgenden Kennzeichnungen versehen werden:

Firmenname und Name des Errichters
Datum der Errichtung
Nennströme der Überstrom-Schutzeinrichtungen, die dem Bediener zugänglich sind
Kennzeichnung aller Anschlüsse, Schalter und Bedienelemente
Kennzeichnungsschilder oder Markierungen gemäss Herstellervorgaben

In einer Anlagedokumentation, die auf der Anlage deponiert ist, müssen folgende Angaben vorhanden sein:

Verwendung des Geräts nach Betriebsart, z. B. nur Netzparallel- oder Netzersatzbetrieb
technische Spezifikationen, insbesondere Anleitungen des Herstellers des Speichersystems
Anleitungen für Wartung, Betrieb und Service
Prinzipschema, in dem alle Schalt- und Sicherheitseinrichtungen enthalten sind
Konformitätserklärung Übergabeprotokoll zur Einweisung des Anlagenbetreibers

Bei der Inbetriebnahme und den Kontrollen sind nebst den Prüfungen gemäss NIN 2020 Kapitel 6 auch die Spannung zwischen dem Neutralleiter und dem Schutzleiter zu messen. Der Messwert darf 3 V nicht übersteigen.

Fazit

Bei der Installation von stationären Speichersystemen sind die Herstellerangaben sehr genau zu beachten.

Zudem müssen die Brandschutzvorschriften und die technischen Anschlussbestimmungen der Energieversorger berücksichtigt werden.

Die Branche ist durch die Nachfrage nach stationären elektrischen Speichersystemen und durch die zahlreichen neuen Produkte stark gefordert. Diese Situation ermöglicht ihr aber einmal mehr, ihre Tätigkeiten und Angebote zu erweitern. Nutzen wir die Chance und befassen uns aktiv mit der Thematik und den entsprechenden Anforderungen.