Komplette Wärmemanagementlösungen für BESS-Gehäuse, einschließlich Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Hybridsystemen. Wir entwickeln und integrieren Kühlsysteme, die eine optimale Batterietemperatur gewährleisten und so für maximale Leistung, Sicherheit und Lebensdauer sorgen.
Schutzart IP55/IP65
Zertifiziert nach UL 9540A
-40 °C bis +55 °C
1–5 MWh Leistung
Die Wärmemanagementlösungen von Leading Top Union sind so konzipiert, dass sie die Temperatur der Batteriezellen bei Umgebungstemperaturen von -40 °C bis +55 °C präzise zwischen 20 °C und 30 °C halten, was durch nach ISO 3834-2 zertifizierte Fertigungsprozesse bestätigt wurde. Im Kühlmodus wird ein Leistungskoeffizient (COP) von über 3,0 erreicht, was einen energieeffizienten Betrieb für anspruchsvolle Anwendungen in den Bereichen Öl und Gas, Offshore-Windenergie und Bergbau gewährleistet. Die Luftkühlgeräte mit Nennleistungen von 10 kW bis 50 kW sorgen für eine Temperaturgleichmäßigkeit von ±5 °C mithilfe korrosionsbeständiger Aluminium-Wärmetauscher gemäß ASTM B209, während Flüssigkeitskühlsysteme im Leistungsbereich von 50 kW bis 200 kW eine Genauigkeit von ±2 °C durch gelötete Plattenwärmetauscher bieten, die nach den ASME Section VIII Division 1-Normen gefertigt sind. Für extreme Umgebungen kombinieren Hybridkonfigurationen beide Methoden, um thermische Lasten von über 250 kW zu bewältigen, mit redundanten N+1-Pumpen- und Lüfteranordnungen, die eine Verfügbarkeit von 99,97 % in kritischen Stromerzeugungs- und petrochemischen Anlagen gewährleisten.
Jede Wärmemanagementeinheit ist so konstruiert, dass sie die Anforderungen der Ausführungsklasse EXC3 der Norm EN 1090-2 hinsichtlich der strukturellen Integrität erfüllt, wobei die geschweißten Rahmen aus S355J2+N-Stahl gemäß DE 10025-2 gefertigt sind. Die Flüssigkeitskühlkreisläufe bestehen aus Edelstahlrohren (ASTM A312 Grade 316L) mit Orbitalschweißnähten, die von nach AWS D1.1 zertifizierten Schweißern geprüft wurden, wodurch ein leckagefreier Betrieb bei Drücken bis zu 16 bar gewährleistet ist. Kompressoren mit variabler Drehzahl und elektronisch kommutierte (EC) Lüfter modulieren die Leistung von 20 % bis 100 % und erzielen Teillastwirkungsgrade, die den jährlichen Energieverbrauch im Vergleich zu Alternativen mit fester Drehzahl um bis zu 35 % senken. Temperatursensoren mit einer Genauigkeit von ±0,1 °C gemäß IEC 60751 Klasse A liefern Echtzeit-Rückmeldungen an SPS-basierte Steuerungen, die Daten protokollieren, um vorausschauende Wartungspläne und die Einhaltung der Energiemanagementprotokolle nach ISO 50001 zu unterstützen. Alle Geräte durchlaufen im Werk in Suzhou eine 100-prozentige Funktionsprüfung, einschließlich 72-stündiger Einbrennzyklen bei Nennlast und extremen Umgebungsbedingungen.
Die in diese Wärmemanagementlösungen integrierten Heizsysteme ermöglichen den Start bei kalten Temperaturen und einen dauerhaften Betrieb bei -40 °C. Dabei kommen PTC-Keramikheizelemente mit selbstregulierenden Eigenschaften zum Einsatz, die eine Überhitzung ohne externe Thermostate verhindern. Diese Heizelemente haben eine Nennleistung von 5 kW bis 30 kW pro Modul und werden mit einer dreiphasigen Spannung von 380–480 VAC betrieben, wodurch sie vom Kaltstart an eine thermische Reaktionszeit von unter 120 Sekunden erreichen. Die Heizelemente sind in Gehäusen aus Aluminiumdruckguss mit Schutzart IP65 gemäß IEC 60529 gekapselt, was eine zuverlässige Leistung in staubigen Bergbauumgebungen und salzhaltigen Offshore-Umgebungen gewährleistet. Wärmeausdehnungsausgleichsschleifen und dielektrische Isolierung zwischen Heiz- und Kühlkreisläufen verhindern galvanische Korrosion und verlängern die Lebensdauer auf über 100.000 Betriebsstunden, wie durch beschleunigte Lebensdauertests gemäß ASTM D4728 bestätigt wurde. Die gesamte Baugruppe wird von durch Finite-Elemente-Analyse (FEA) validierten strukturellen Halterungen gestützt, die Vibrationsbelastungen von bis zu 5 g RMS gemäß IEC 60068-2-64 standhalten, wodurch sich diese Systeme für den Einbau in Schiffs- und mobile Bergbaumaschinen eignen.
In Offshore-Windkraftanlagen halten Flüssigkeitskühlsysteme die Temperaturen der Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) innerhalb von ±2 °C des Sollwerts von 25 °C, selbst wenn die Umgebungsbedingungen in der Nordsee zwischen -20 °C und +45 °C schwanken. Ein typischer 10-MW-Offshore-Windpark mit 150-kW-Flüssigkeitskühlaggregaten erzielt eine um 12 % längere Batterielebensdauer im Vergleich zur passiven Kühlung, basierend auf Felddaten aus 18-monatigen Versuchen an einer deutschen Umspannstation in der Nordsee. Die Systeme sind nach den DNV-GL-ST-0378-Normen für Offshore-Containeranlagen ausgelegt, wobei die Korrosionsschutzbeschichtungen gemäß ASTM B117 in Salznebelkammern auf 3.000 Stunden getestet wurden. Die redundante N+1-Pumpenkonfiguration gewährleistet eine kontinuierliche Kühlung während Wartungszyklen, mit einer automatischen Umschaltung bei Ausfall in weniger als 50 Millisekunden, um thermische Durchgehen in Lithium-Ionen-Batteriebänken mit einer Kapazität von mehr als 5 MWh zu verhindern.
Im Bereich der Öl- und Gasförderung sorgen hybride Wärmemanagementlösungen für die Temperaturregelung von Frequenzumrichtern (VFDs) und Leistungselektronik in abgelegenen Bohrlochkopf- und Pipeline-Kompressorstationen. Ein zuverlässiger Betrieb wird bei Umgebungstemperaturen von -40 °C bis +55 °C gewährleistet, wie es die Norm API 541 für Elektromotoren und Generatoren in explosionsgefährdeten Bereichen der Klasse I, Division 2 vorschreibt. Die Luftkühlmodule mit einer Nennleistung von 35 kW verwenden explosionsgeschützte Lüfter mit ATEX II 2G Ex d IIB T4-Zertifizierung und sind aus 316L-Edelstahl gefertigt, um der Einwirkung von Schwefelwasserstoff (H2S) gemäß NACE MR0175/ISO 15156 standzuhalten. In einem aktuellen Projekt für eine Gasaufbereitungsanlage im Nahen Osten konnten die Anschlusskästchtemperaturen der Frequenzumrichter trotz einer Umgebungstemperatur von 52 °C unter 85 °C gehalten werden, wodurch ungeplante Ausfallzeiten im Vergleich zu früheren Lösungen auf Basis von Klimaanlagen um 40 % reduziert wurden. Die integrierten Heizelemente ermöglichen einen Kaltstart bei -40 °C für Pipeline-Anwendungen in der Arktis, wobei die automatische Aktivierung erfolgt, sobald die Innentemperaturen unter 5 °C fallen.
Bergbau- und Aufbereitungsbetriebe profitieren von robusten Wärmemanagementlösungen, die für Umgebungen mit starken Vibrationen und hoher Staubbelastung ausgelegt sind. Die 80-kW-Flüssigkeitskühlsysteme kommen in elektrischen Bergbaubaggern und Muldenkippern zum Einsatz und halten die Batterietemperaturen während schneller Lade- und Entladezyklen, die Spitzenwärmebelastungen von über 120 kW erzeugen, innerhalb von ±2 °C. Die Kühlkreisläufe verwenden Propylenglykol-Wasser-Gemische (30 Vol.-%) zur Verhinderung des Einfrierens bei -40 °C, mit Durchflussraten von 150 l/min durch 2-Zoll-Stahlrohre der Klasse Schedule 40 gemäß ASME B36.10M. Eine zweistufige Filterung mit 50-Mikron- und 10-Mikron-Filtern gemäß ISO 4406 Reinheitsklasse 18/16/13 schützt empfindliche Komponenten vor dem Eindringen von abrasivem Staub. In einer Kupfermine in Chile konnten die Batterieverschleißraten über einen Betriebszeitraum von 24 Monaten um 25 % reduziert werden, was zu eingesparten Ersatzkosten in Höhe von 180.000 US-Dollar pro 2-MWh-Batteriebank führte. Die N+1-Lüfterredundanz gewährleistet den kontinuierlichen Betrieb auch bei Ausfall eines Lüfters, wobei jeder Lüfter über eine SCADA-kompatible Steuerungsschnittstelle unabhängig mit Strom versorgt und überwacht wird.
Die Produktionsstätte von Leading Top Union in Suzhou verfügt über die Zertifizierung nach ISO 3834-2 für Schweißqualität, nach EN 1090-2 EXC3 für den Stahlbau und nach AWS D1.1 für Stahlschweißverfahren, wodurch sichergestellt wird, dass jedes Wärmemanagementsystem den internationalen Normen für Sicherheit und Zuverlässigkeit entspricht. Die hauseigene Entwicklungsabteilung führt CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) mit ANSYS Fluent durch, um den Luftstrom und die Kühlmittelverteilung zu optimieren. Dadurch wird eine Temperaturgleichmäßigkeit von ±1,5 °C bei Flüssigkeitssystemen und ±4 °C bei Luftsystemen erreicht – was die Spezifikationen von ±2 °C bzw. ±5 °C übertrifft. Detaillierte Wärmebelastungsberechnungen und Berichte zur Systemdimensionierung werden auf der Grundlage der spezifischen Batteriechemie, Entladeraten und Umgebungsbedingungen bereitgestellt, wobei die garantierte Leistung durch Tests von unabhängigen, vom TÜV Rheinland akkreditierten Labors validiert wird. Jede Einheit ist serialisiert und gemäß DE 10204 3.1 auf Rohstoffzertifikate rückverfolgbar, wodurch Beschaffungsingenieure eine vollständige Dokumentation für Qualitätsaudits und die Einhaltung von Projektvorgaben erhalten.
Diese Wärmemanagementlösungen sind für den weltweiten Einsatz konzipiert und verfügen über eine CE-Kennzeichnung gemäß der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU sowie über eine UL 1995-Zulassung für Installationen in Nordamerika. Es sind erweiterte Garantieoptionen für 60 Monate oder 50.000 Betriebsstunden verfügbar, unterstützt durch einen Ersatzteilbestand, der einen Versand innerhalb von 48 Stunden für kritische Komponenten wie Kompressoren, Lüfter und Steuerplatinen garantiert. Für EPC-Unternehmen, die Großprojekte betreuen, werden von Ihrem Team bezeugte Werksabnahmeprüfungen (FAT) angeboten, einschließlich thermischer Vollasttests, Schwingungsanalysen gemäß ISO 10816-3 und Isolationswiderstandsprüfungen gemäß IEEE 43. Das Projektmanagement stimmt sich mit Ihrem Zeitplan ab, um Systeme mit Lieferzeiten von nur 12 Wochen für Standardkonfigurationen zu liefern, wobei für Notfallersatzteile beschleunigte Optionen verfügbar sind. Außerdem werden Unterstützung bei der Inbetriebnahme vor Ort sowie Schulungsprogramme für Bediener angeboten, die Wartungsverfahren, Fehlerdiagnose und die Einrichtung der Fernüberwachung abdecken.
Der langfristige Wert dieser Wärmemanagementsysteme zeigt sich in einer Senkung der Gesamtbetriebskosten (TCO) um 20 bis 30 % über einen Betriebszeitraum von 10 Jahren, die durch hocheffiziente Komponenten und modulare Konstruktionen erreicht wird, welche die Wartung vereinfachen. Flüssigkeitskühlsysteme verwenden gelötete Plattenwärmetauscher mit Platten aus Edelstahl 316L und Kupferlötungen gemäß AWS A5.8, wodurch Wärmeübergangskoeffizienten von über 5.000 W/m²K erreicht werden und gleichzeitig eine Verschmutzung in Kühlmitteln auf Glykolbasis verhindert wird. Die Luftkühlgeräte verwenden Mikrokanal-Kondensatorspulen mit Aluminiumlamellen und Kupferrohren, wodurch die Kältemittelfüllmenge im Vergleich zu herkömmlichen Lamellen-Rohr-Konstruktionen um 40 % reduziert wird, während die nach AHRI 540 zertifizierte Leistung beibehalten wird. Alle Systeme verfügen über Fernüberwachungsfunktionen über Modbus-RTU- oder TCP/IP-Protokolle, was eine Leistungsüberwachung in Echtzeit und Warnmeldungen zur vorausschauenden Wartung ermöglicht, wodurch Notfalleinsätze um 60 % reduziert werden. Mit über 500 seit 2018 in 30 Ländern installierten Systemen liegt die Ausfallrate im Feld unter 0,5 % pro 10.000 Betriebsstunden, wie in den Qualitätsmanagementaufzeichnungen nach ISO 9001:2015 dokumentiert.
| Parameter | Technische Daten |
|---|---|
| Luftkühlung | 10–50 kW Leistung |
| Flüssigkeitskühlung | 50–200 kW Leistung |
| Temperaturbereich | Hält die Zelltemperatur bei 20–30 °C |
| Umgebungsbereich | -40 °C bis +55 °C |
| Einheitlichkeit | ±2 °C (Flüssigkeit), ±5 °C (Luft) |
| Effizienz | COP > 3,0 (Kühlbetrieb) |
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