Blitz- und Überspannungsschutz für die Ladeinfrastruktur der Elektromobilität.
Der Aufbau einer großflächig vernetzten und intelligenten Netzinfrastruktur ist die Voraussetzung für das Angebot flächendeckender Elektromobilität.
Bestandteile dieser, wie intelligente Ortsnetzstationen, batteriebetriebene Speicher bis hin zur fernsteuerbaren Ladesäule mit integrierten Energie- und Lastmanagementsystemen, sowie Ladecontroller, haben eine entscheidende Gemeinsamkeit: Überall werden sensible, elektronische Komponenten verbaut, bei denen ein stark steigendes Risiko hinsichtlich Blitz- und Überspannungsschäden besteht.
Teure Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten, sowie ein damit verbundener hoher Personalaufwand, sind die Folgen. Aber nicht nur die Ladeinfrastruktur, sondern auch das Elektrofahrzeug selbst, ist betroffen. Dessen Ladeschnittstelle ist gemäß IEC 60664-1 lediglich nach Überspannungskategorie II, d.h. mit einer Bemessungsstoßspannung von 2500 V, definiert.
Die Auswirkungen von Blitzen und netzbedingten Überspannungen überschreiten jedoch um ein Vielfaches die definierte Bemessungsstoßspannung. So sind nicht nur direkte, sondern auch ferne Blitzauswirkungen in Betracht zu ziehen. Denn kommt es zu einer Blitzentladung, kann diese einen Schadensradius von bis zu 2 km nach sich ziehen.
Befindet sich das angeschlossene Elektrofahrzeug in diesem Radius, hat dies nicht nur eine defekte Ladeinfrastruktur zur Folge, sondern auch ein defektes Fahrzeug - beispielsweise durch beschädigte Batterien. Um diesem stark steigenden Risiko entgegen zu wirken, ist ein normenkonformes und ganzheitliches Blitz- und Überspannungsschutzkonzept von entscheidender Bedeutung.
Normative Anforderungen
Ein direkter Einschlag in die Ladesäule oder in die Versorgungsleitung verursacht einen Blitzstrom. Ferne Blitzeinschläge oder sog. indirekte Blitzeinschläge führen zu leitungsgebundenen Blitzteilströmen in den Versorgungsleitungen oder auch zu induktiven/kapazitiven Kopplungen in den Ladestationen selbst.
Um vor diesen Auswirkungen sicher zu schützen, bestehen normative Anforderungen hinsichtlich des Einsatzes von Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen. Unabhängig vom Standort der Ladepunkte geht aus DIN VDE 0100-443 hervor, WANN Überspannungsschutzmaßnahmen einzusetzen sind:
Beispielsweise wenn transiente Überspannungen
- Auswirkungen auf die Verfügbarkeit wichtiger elektrischer Anlagen (auch Ladepunkte) haben,
- es sich um gewerbliche bzw. industrielle Zwecke handelt,
- empfindliche Betriebsmittel nach Überspannungskategorie I oder II betroffen sind,
- Menschenleben gefährdet sind.
Diese Punkte finden sich in jeglicher Ladeinfrastruktur wieder – egal ob im privaten, halb-öffentlichen oder öffentlichen Umfeld. Zusätzlich ist auch nach DIN VDE 0100-722 ein Überspannungsschutz für öffentlich zugängliche Anschlusspunkte gefordert.
Aus DIN VDE 0100 – 534 geht hervor, welcher Überspannungsschutz in Abhängigkeit der auftretenden Bedrohungsszenarien auszuwählen und wie dieser zu installieren ist. Handelt es sich um öffentliche Ladesäulen, ist weiterhin die AR-N-4100 zu berücksichtigen. Hierbei werden zusätzliche Anforderungen an Typ 1 Ableiter im Hauptstromversorgungssystem beschrieben.
Das Bedrohungsszenario ist durch die stark variierenden Aufstellorte nicht immer eindeutig zu bestimmen. Daher empfiehlt sich der Einsatz eines kompakten Kombi-Ableiters mit einer energetisch koordinierten Schutzwirkung Typ 1+2+3, beispielsweise der DEHNvap EMOB. Dieser ist speziell für die Anforderungen der Ladeinfrastruktur konzipiert und schützt zuverlässig – sowohl vor direkten als auch indirekten Blitzauswirkungen und stellt somit eine universelle Schutzlösung dar. Durch die RAC-Funkenstreckentechnologie bedingte Wellenbrecherfunktion wird die Restenergie auf < 0,5 J begrenzt. Somit wird ein wirksamer Endgeräteschutz selbst bei maximaler Einkopplung sichergestellt. Zudem erfüllt dieser Kombi-Ableiter lückenlos die Anforderungen nach VDE-AR-N-4100.
Werden beispielsweise Wallboxen im Schutzbereich an der Wand eines Gebäudes oder innerhalb eines Parkhauses montiert, so sind lediglich induktive/kapazitive Einkopplungen zu erwarten. In diesem Fall empfiehlt sich der neue Überspannungs-Ableiter Typ 2+3 DEHNcord 3P. Durch seine kompakte Bauweise von nur 2 TE findet dieser in nahezu jeder Einbausituation Platz.
Für ein umfassend funktionierendes Schutzkonzept ist es zudem erforderlich kupferbasierte Datenleitungen, z. B. RS485 BUS-Leitungen oder Ethernet-Leitungen, mit einem Kombi-Ableiter abzusichern. BLITZDUCTORconnect und DEHNpatch sind hier bewährte Lösungen in der Ladeinfrastruktur.
So schützen Sie normgerecht die Ladeinfrastruktur und Elektrofahrzeuge.
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