NERC North American Electrical Reliability Corp.
02 May 2024
Vorwort für unsere Europäischen Leser: Dieser „NERC“ Artikel ist speziell für unsere amerikanischen und kanadischen Leser. In Europa ist „NERC“ kein Standard, hier liegt der Schwerpunkt der EU auf der Vermeidung von CO2, Schadstoffen und Müll durch höhere Effizienz und Nachverfolgung der korrekten Entsorgung von Batterien. NERC ist ein Standard für Batterie- Überwachungsleistungen in Nordamerika mit Schwerpunkt auf den elektrischen Teil. Die Batterieindustrie in den USA ist noch immer richtungsweisend in der Welt und wir sind der Ansicht, dass es nur eine Frage der Zeit sein wird, bis auch in der EU ähnliche Richtlinien aufgestellt werden.
Als gemeinnützige Regulierungsbehörde mit Sitz in Atlanta, Georgia, hat die North American Electrical Reliability Corporation (NERC) den Rahmen für die in der Stromversorgungsbranche verwendeten Wartungsstandards geschaffen und ist die treibende Kraft in den Bereichen "Automatisiertes Batteriemanagement und Wartung".
NERC-Standards haben über Parallelen wie DIN- und IEC-Normen nach einiger Zeit ihren Weg in die europäischen Standards gefunden, aber noch nicht die Norm (PRC-005-6). Diese Norm schreibt mehrere Wartungstätigkeiten und -Intervalle für Batterien vor, die einen Vor-Ort-Einsatz verlangen. Der Aufwand für diese Wartungsarbeiten richtet sich danach, ob es sich um eine VLA-Batterie (Vented Lead Acid) oder um eine VRLA-Batterie (Valve Regulated Lead Acid) handelt. (Die Unterschiede erklären wir nicht mehr im Detail und gehen davon aus, dass unsere Leser den Unterschied kennen).
Im Folgenden sind die Wartungsarbeiten aufgeführt, die ein Batterietechniker nach dieser Norm durchführen sollte:
- DC-Versorgungsspannung des Ladegeräts und Erhaltungsladung prüfen
- Festen Sitz und Anschlusswiderstand der Batterieklemmen prüfen
- Überprüfen des Widerstands der Batteriezellen Verbinder
- Messen der Innenwiderstände und Block/Zellspannungen
- Erdungspotential prüfen und physischer Zustand des Batterieträgers
- Überprüfen der Batteriekontinuität mittels Kapazitätstest
- Überprüfen des Elektrolytstands
Das ist viel Arbeit für einen Techniker, der die Messungen und Tests "von Hand" durchführen muss, und dies bei jeder einzelnen Batterie! Sowohl Endverbraucher als auch Servicetechniker suchen immer nach Möglichkeiten, wie der Gesamtaufwand reduziert werden kann, bei verbesserter Qualität. Diese Suche wird durch die NERC-Bestimmungen definiert, so dass bei einem Einsatz eines Batteriemanagement Systems mit bestimmten Funktionen keine derartigen periodischen Wartungsaktivitäten mehr erforderlich sind.
Diese Richtlinie der NERC sorgt für einen breiten Einsatz von Batterie Management Systemen mit Eigenschaften wie es bei unserem BACS-System der Fall ist. Wegen NERC ist ein Batteriemanagement System schon lange kein „Luxus“ mehr, wie es in Europa noch immer angesehen wird. In Nordamerika ist ein Batterie Management System eine wirtschaftliche Investition, die sich nach einigen Jahren amortisiert, wenn nach NERC-Standards die Akkus gewartet werden müssen.
Aber es bleibt ein „Rest“ an Arbeiten der auch weiterhin – trotz BMS - regelmäßig vom Techniker manuell erfolgen muss: Diese Mindeststandards für regelmäßige Wartungsintervalle liegen ja nach Batterietyp zwischen vier, sechs und achtzehn Monaten, unabhängig davon, ob ein BMS eingesetzt wird oder nicht. Die nachfolgende Tabelle zeigt diese Arbeiten im Detail – in Englischer Sprache.
Wie aus der obigen Liste ersichtlich, sind die meisten noch verbliebenen Wartungspunkte relativ einfach auszuführen. Dennoch sind einige Wartungspunkte, wie z. B. die Batteriekontinuität und der Verbindungswiderstand zwischen Batteriepol und Zelle, in Frage gestellt worden. Daher hat NERC im Oktober 2015 ein ergänzendes Referenz- und FAQ-Dokument (NERC) veröffentlicht, welches dazu beiträgt, etwaige Unklarheiten zu diesen Punkten zu beseitigen. Lassen Sie uns einige dieser Punkte im Details ansehen:
Batteriekontinuität
Dieser Wartungspunkt muss alle 18 Monate durchgeführt werden. Der Zweck besteht darin, potenzielle Verbindungsunterbrechungen entlang des Strompfads der Batterie zu erkennen, die möglicherweise zu einem kritischen Leistungsverlust führen oder diesen verursachen könnten. Daher muss ein BMS eine Methode zur Messung der Batteriekontinuität des Strangs bereitstellen. Zu den in der ergänzenden Referenz vorgeschriebenen Methode gehören: Messung des Erhaltungsstroms des Batteriestrangs, Entladungsprüfung und Messung der internen Ohm’schen Werte.
Die meisten der heute auf dem Markt befindlichen BMS-Produkte verfügen über irgendeine Variante der Ohmwertmessung. Im Allgemeinen sieht das BMS eine solche Messung in einem täglichen Zeitplan vor, wodurch der Benutzer die NERC-Vorschriften für diesen Wartungspunkt erfüllt. In der ergänzenden NERC-Referenz heißt es: "Interne Ohm-Messungen der Zellen und Einheiten von Blei-Säure-Batterien (ventilgeregelte Blei-Säure-Batterien (VRLA) und ventilierte Blei-Säure-Batterien (VLA)) können mangelnde Kontinuität innerhalb der Zellen eines Batteriestrangs aufdecken; und wenn sie in Verbindung mit Widerstandsmessungen der externen Anschlüsse der Batterie verwendet werden, können sie Kontinuität beweisen. Auch einige Methoden zur Durchführung interner ohmscher Messungen können naturgemäß die Durchgängigkeit eines Batteriestrangs nachweisen, ohne dass die Ergebnisse von Widerstandsmessungen an den externen Anschlüssen verwendet werden müssen. (pg. 80)".
Wir stimmen dieser Forderung von NERC nur teilweise zu. Die meisten BMS geben einen ohmschen Wert ohne Bezug zur gemessenen Spannung ab - was im besten Fall zu Fehlinterpretationen und im schlimmsten Fall zur Verschleierung von Fehlern führt. Wenn man die Impedanz an einem überladenen Block misst, ohne auch eine "Basis"-Spannung über mehrere Blöcke hinweg zu vergleichen, erscheint die Impedanz ansonsten "normal". Im direkten Vergleich zu benachbarten Batterien unter einer ausgeglichenen/harmonisierten Basisspannung, so wie BACS das mit Balancing leistet, zeigt die individuelle Impedanz des überladenen Blocks einen deutlichen Unterschied und kann somit als auffällig angesehen werden. BACS mit der Funktion des Ausgleichs/Harmonisierung der Spannungen der einzelnen Akkus/Zellen bietet den wichtigen Mehrwert, dass Impedanzen direkt mit anderen Akkus/Zellen verglichen werden können.
Terminal/Intercell-Verbindung Widerstand
Dieser Teil der NERC-Prüfung dient dazu sicherzustellen, dass es keine losen Verbindungen zwischen den „Jars“ (Akku mit mehreren Zellen) oder Einzelzellen gibt und muss mindestens einmal alle 18 Monate durchgeführt werden. Eine lockere Verbindung kann bei einer Entladung oder einem Spannungsabfall zu einer übermäßigen Erwärmung führen, wodurch die Kontinuität der Batterie unterbrochen werden könnte.
Einige BMS-Hersteller messen den Übergangswiderstand zwischen den Zellen als Einzelwert oder als Teil des ohmschen Werts der Batterie. Beides führt technisch zu einer Überwachung der Verbindung, allerdings war es bisher umstritten, ob der Techniker einen separaten Übergangswiderstandswert anzeigen muss, um die NERC-Vorschriften zu erfüllen.
In der neuen ergänzenden Referenz der NERC wird dies präzisiert und die unterschiedlichen Testmethoden (Einzelwerte, Teil des Ohm’schen Widerstands oder Kombinationen) werden als Messmethode für eine korrekte Verbindung anerkannt. (pg. 83).
Fazit: BACS als fertige NERC-Lösung
Als solches und basierend auf dem NERC-Standard selbst sowie der zusätzlichen ergänzenden Referenz, ist das BACS-Batteriemanagementsystem die ideale Lösung für jedes stationäre Batteriesystem! Als die Quintessenz des Managementsystems - im Gegensatz zu den üblichen und weit weniger umfassenden "Nur-Überwachungs"-BMS, die anderswo auf dem Markt zu finden sind - sorgt BACS für eine kontinuierliche Überwachung des Gesundheitszustandes und des Managements der Batterien.
Gemäß den neuen NERC-Standards ist damit das BACS-Batteriemanagementsystem das ideale System für jedes stationäre Batteriesystem! BACS erfüllt alle erforderlichen Metriken und Berichtsfunktionen, um die NERC-Konformität zu gewährleisten.
Ein BMS-System, welches alle vorgeschriebenen Anforderungen von NERC erfüllt verringert den Aufwand eines Batterie-Service-Technikers drastisch und senkt damit erheblich die Kosten für den Anwender!
Einmal mehr übertrifft BACS jedes andere konkurrierende BMS-System. Ob es nun darum geht, Ihre Batterieinvestition zu schützen, die Nutzungsdauer Ihrer Batterieanlage zu verlängern oder eine beliebige Anzahl von zusätzlichen Gemeinkosten wie Wartung und "praktische" Überwachung zu vermeiden, BACS ist die Quintessenz der Definition einer "soliden Investition"!
Referenzen:
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