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LeistungselektronikBilder: MaximBild 3: Schema derG3-PLC-Kommunikation. Daauch die Transformatorenzwischen Nieder- undMittelspannungsnetzüberbrückt werden, reduziertsich die Zahl der im Netzeines EVU benötigtenZugangspunkte.Energiezähler-IC 78M6618 stellt ähnliche Funktionen für Anwendungenbereit, die mehrere Messstellen benötigen. Der Baustein78M6631 wiederum ist für größere, dreiphasige kommerzielle Systemevorgesehen. Je größer der Anteil der erneuerbaren Energiequellenwird, umso mehr werden die EVUs auf die Genauigkeitund Schnelligkeit dieser Energiemessungen angewiesen sein, umeinerseits die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und andererseitsvariable Energiequellen reibungslos einzubeziehen.Messen, Zählen und Kommunizieren von EnergieErneuerbare Energiequellen unterliegen in der Regel zeitlichenSchwankungen. Der Wind weht nicht immer und auch die Sonnescheint nicht ununterbrochen. Wenn also gewährleistet sein soll,dass den Verbrauchern die gewünschte Energie in der gewünschtenMenge und zu den gewünschten Zeiten angeboten werdenkann, sind große Mengen an erneuerbarer Energie erforderlich.Auch Energiespeicher werden notwendig sein, um die Schwankungenvon Verfügbarkeit und Bedarf auszugleichen. Hinzukommt, dass viele dieser Systeme völlig eigenständig im Inselbetriebarbeiten werden.Wenn von der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen dieRede ist, denkt man normalerweise nicht an Batteriemanagement.Berücksichtigt man aber den Aspekt der Energiespeicherung, erhaltenauch Batteriemanagement-Techniken hier entscheidendeBedeutung. Die verschiedenen Batterietypen werden anwendungsundtechnologieorientiert weiterentwickelt, doch an allerersterStelle stehen die Sicherheit und der ununterbrochene Betrieb derBatterien. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bietetMaxim verschiedene Batteriemanagement-Produkte für zwölf Zellenan. Zum Beispiel koordiniert der MAX11068 die Energie vonbis zu zwölf Akkuzellen mit integriertem Zellenausgleich sowieÜber- und Unterspannungs-Erkennung. Für Hochvolt-Anwendungenlässt sich der Baustein außerdem zu einer Daisy-Chain-Konfiguration mit bis zu 31 Modulen kaskadieren, um bis zu 372Zellen zu managen. Dank der Auslegung des Bausteins für einenBetriebstemperaturbereich von -40 °C bis +105 °C bleiben die Batterienüberdies auch im tiefsten Winter und bei größter Sommerhitzebetriebsfähig.Wie bereits angesprochen, muss der von PV-Panels erzeugteGleichstrom in Wechselstrom verwandelt werden, was eine Reihehochfrequenter Schaltvorgänge erfordert. Robuste und zuverlässigeMOSFET-Treiber wie die Bausteine MAX15024 undMAX5048 können auf effiziente Weise die Treibersignale zumAnsteuern der MOSFETs erzeugen, die das Wechselrichten übernehmen.Der Wechselrichter, der die Energie aus den PV-Panelsin netzkonformen Wechselstrom umwandelt, muss über dasStromnetz kommunizieren. Das EVU erhält auf diese Weise Informationenfür die möglichst effiziente Weiterleitung der Energie.Der aus den Bausteinen MAX2991 und MAX2992 bestehendeG3-PLC-Chipsatz von Maxim ermöglicht die Powerline-Kommunikation auch bei hohem Störaufkommen. Wie Bild 3zeigt, funktioniert die G3-PLC-Kommunikation auch über dieTransformatoren hinweg, die zwischen Nieder- und Mittelspannungsnetzangeordnet sind, so dass sich die Zahl der in einemPowerline-Netzwerk erforderlichen Zugangspunkte verringert.Diese Kommunikationsmethode kommt bereits in mehrerenSmart-Meter-Feldversuchen zum Einsatz, darunter beispielsweiseim Test der französischen ERDF (Electricité Réseau DistributionFrance). Darüber hinaus bewährt sich die G3-PLC-Technikauch gut bei der Kommunikation innerhalb einer PV-Anlage. Alsweitere Methoden für die Kommunikation in einer PV-Anlagesowie zwischen PV-Anlage und öffentlichem Netz kommen RS-485, CAN und die HF-Übertragung in Frage. Maxim bietet Lösungenfür alle diese Schnittstellen an.Den verfügbaren Daten ist zu entnehmen, dass wir erheblicheEnergiemengen aus erneuerbaren Quellen beziehen können. DieVorteile, die sich aus der Integration erneuerbarer Energiequellenund dem sparsamen Umgang mit ihnen für die Umwelt ergeben,stehen außer Zweifel. Dennoch ist klar, dass sich diese nicht werdenumsetzen lassen, solange es an einem sorgfältigen Managementerneuerbarer Energiequellen und einem sorgsam angelegtenStromnetz fehlt.Die heutige SituationDer Anteil erneuerbarer Energiequellen von 97 Prozent, den dieEU-Kommission in ihrer Energy Roadmap 2050 skizziert, ist zweifellosehrgeizig. Schon wenn man diesem Ziel nur halbwegs nahekäme, müsste dies als große Errungenschaft gewertet werden, undals Zeitraum hierfür dürften 50 Jahre zu veranschlagen sein. DieErzeugung signifikanter Energiemengen aus erneuerbaren Quellensetzt voraus, dass sich kreative Ingenieure und engagierte EVUszusammentun und dass es Halbleiterbauelemente gibt, die für dieUmwandlung, Messung und Kommunikation von Energiequellenoptimiert sind. (ah)nDer Autor : David Andeen ist bei Maxim Integrated Products alsStrategic Segment Manager für den Bereich Energie zuständig.36 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de