Was man an einem Batterie/UPS prüft.
Eine Schiffsanlage aus Batterie und unterbrechungsfreier Stromversorgung hält einen festgelegten Kreis von Verbrauchern über jede Unterbrechung der Haupt- und der Notstromversorgung hinweg dauernd in Betrieb. Sie unterscheidet sich von einer für sich stehenden Starterbatteriebank dadurch, dass sie dauerhaft über einen statischen Wechselrichter angeschlossen ist, sodass der Übergang auf Batteriebetrieb ohne das Schließen eines Schalters oder Relais geschieht und ohne eine Unterbrechung, die das angeschlossene Gerät bemerken würde. Übliche geschützte Verbraucher sind Positionslaternen, der Kreiselkompass, Funk- und GMDSS-Geräte, Alarm- und Überwachungsanlagen sowie die Notbeleuchtung in Maschinenräumen und Kontrollständen.
Was eine Anlage aus Batterie und UPS ausmacht
Eine Schiffsanlage aus Batterie und unterbrechungsfreier Stromversorgung hält einen festgelegten Kreis von Verbrauchern über jede Unterbrechung der Haupt- und der Notstromversorgung hinweg dauernd in Betrieb. Sie unterscheidet sich von einer für sich stehenden Starterbatteriebank dadurch, dass sie dauerhaft über einen statischen Wechselrichter angeschlossen ist, sodass der Übergang auf Batteriebetrieb ohne das Schließen eines Schalters oder Relais geschieht und ohne eine Unterbrechung, die das angeschlossene Gerät bemerken würde. Übliche geschützte Verbraucher sind Positionslaternen, der Kreiselkompass, Funk- und GMDSS-Geräte, Alarm- und Überwachungsanlagen sowie die Notbeleuchtung in Maschinenräumen und Kontrollständen.
Hauptkomponenten
Batteriebank
Offene Bleizellen, verschlossene Bleizellen mit Ventilregelung oder zunehmend Lithium-Eisenphosphat-Zellen werden in Strängen angeordnet, um die geforderte Gleichspannung und Überbrückungszeit zu geben. Lithium-Chemien senken Gewicht und Wartungsaufwand, verlangen aber ein eigenes Batteriemanagementsystem sowie strengere Vorkehrungen für Lüftung und Brandschutz als Blei.
Ladegerät/Gleichrichter
Wandelt die Wechselspannungsversorgung in Gleichspannung, um die Batteriebank auf Erhaltungsladung zu halten und sie nach einer Entladung wieder zu laden, mit einer Stufe für Starkladung zur schnelleren Erholung.
Statischer Wechselrichter
Wandelt die Gleichspannung der Batterie zurück in Wechselspannung, um die geschützten Verbraucher fortlaufend zu speisen, und übernimmt die Versorgung binnen Millisekunden, wenn die Wechselspannung am Eingang ausfällt.
Batterieüberwachung und BMS
Verfolgt Zellenspannung, Temperatur und Ladezustand und trennt bei Lithiumanlagen einen schadhaften Strang selbsttätig ab, damit ein thermisches Durchgehen nicht auf benachbarte Zellen übergreift.
Lüftung
Offene Bleibatterien geben beim Laden Wasserstoff ab und verlangen eine mechanische Lüftung des Batterieraums mit einer Mindestluftwechselrate; verschlossene und Lithium-Bauarten haben einen geringeren, aber nicht verschwindenden Lüftungsbedarf.
Auswahl und Auslegung
Die Überbrückungszeit, also die Dauer, die die Bank ihre Verbraucher ohne Nachladen versorgen muss, bestimmt die Kapazität und richtet sich nach den Klasseregeln für die jeweiligen Verbraucher, gemeinhin 30 Minuten bis mehrere Stunden je nach Lastkategorie. Die Last wird aus den wirklich angeschlossenen Geräten gerechnet und nicht aus einem pauschalen Zuschlag, denn die Lasten von GMDSS und Navigation sind durch Vorschriften festgelegt, während Alarm- und Überwachungslasten von Schiff zu Schiff verschieden sind. Die Spannungsklasse, wobei Anlagen mit 24V und mit 220V Gleichspannung beide üblich sind, muss ohne eine zusätzliche Wandlerstufe, die eine weitere Fehlerstelle schafft, zu den angeschlossenen Geräten passen.
Vorschriften und Klasse
SOLAS Kapitel II-1 setzt die Mindestüberbrückungszeit für die Notstromquelle und für die Übergangsversorgung, bevor der Notgenerator anläuft. Die Batteriekapazität für GMDSS ist gesondert in SOLAS Kapitel IV festgelegt. Klassifikationsgesellschaften verlangen eine regelmäßige Kapazitätsprüfung, üblicherweise eine jährliche Entladeprüfung, um zu bestätigen, dass die Bank ihre bemessene Überbrückungszeit trotz alternder Zellen noch erreicht.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Sulfatierung der Zellen durch anhaltende Unterladung | Sinkende Kapazität, die Bank erreicht ihre bemessene Überbrückungszeit nicht mehr |
| Vernachlässigter Elektrolytstand an offenen Bleizellen | Schaden an den Platten und beschleunigter Kapazitätsverlust |
| Ein unbemerkter Fehler des Ladegeräts | Die Bank entlädt sich still im Hintergrund und wird leer vorgefunden, wenn sie wirklich gebraucht wird |
| Schlechte Lüftung oder verstopfte Entlüftungen | Ansammlung von Wasserstoff, eine Explosionsgefahr während des Ladens |
| Lose oder korrodierte Klemmverbindungen | Hoher Widerstand, örtliche Erwärmung und eine unzuverlässige Übernahme unter Last |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine Typzulassung, die zur jeweiligen Klassenotation und zur SOLAS-Kategorie der zu schützenden Verbraucher passt
- Klare Angaben zur Überbrückungszeit bei der wirklich angeschlossenen Last und nicht bei einer Nenn- oder Bestfallangabe
- Ein Batteriemanagementsystem mit Überwachung auf Zellenebene bei jeder Lithiumanlage
- Die Verträglichkeit mit dem vorhandenen Ladegerät und der Gleichspannung der Verteilung des Schiffs
Eine UPS, die nie einer Entladeprüfung unterzogen wurde, ist eine Annahme und keine Tatsache; planen Sie die jährliche Kapazitätsprüfung und halten Sie die wirkliche Laufzeit gegen den bemessenen Wert fest.