Elektrotechnik 2011/01

Heft 1 | Januar 2011WWW.ELEKTROTECHNIK.CH

ELEKTROTECHNIKAUTOMATION, TELEMATIKGEBÄUDETECHNIK

Das neueControl PROSystem

15 Frequenzumrichter sparen Energie

38 Was ist effi ziente Beleuchtungstechnik?

60 LTE – Neue Mobilfunktechnologie

66 NIN-Know-how, Leserfragen Teil 63

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Was ist unter strukturierter Heimverkabelung zuverstehen?

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ET-Wettbewerb Januar

Blick in die ZukunftLiebe Leserin, lieber Leser

Wie üblich beim Jahreswechsel kommentieren Medien, Poli-tiker und Unternehmer gerne vergangene Entwicklungen und wagen Zukunftsprognosen für Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt. Sie identi zieren Megatrends, die das Weltgesche-hen über Jahrzehnte prägen werden und erkennen sowohl eine Vielzahl von Herausforderungen als auch von Chancen.

Ein solcher Megatrend ist der demogra sche Wandel. Das Wachstum der Bevölkerung weltweit und die zunehmende Al-terung erfordern Infrastrukturen, welche auf die Bedürfnisse von älteren Menschen abgestimmt sind und deren Lebensqua-lität verbessern. Stichworte dazu sind Ambient Assisted Living (AAL), Serviceroboter, Telemedizin oder mobile Ferndiagno-sen.

Eine weitere demographische Entwicklung ist die Urbanisie-rung. Mehr als die Hälfte der weltweiten Bevölkerung lebt heute in Städten, mehr als je zuvor. Städte werden immer grös-ser und verbrauchen als eigentliche Wirtschaftsmotoren schon heute rund 75 Prozent der weltweit eingesetzten Energie. Städte stehen auch in einem immer grösseren Wettbewerb zu-einander und sind gezwungen, ihre Infrastrukturen aufzurüs-ten. So müssen Ressourcen wie Wasser oder Strom produziert und verteilt werden, Transport- und Kommunikationssysteme eingerichtet und störungsfrei betrieben werden.

Durch dieses Wachstum und die erforderlichen Infrastruk-turen steigt der Bedarf an Energie. Laut Experten dürfte sich der Weltenergiebedarf bis 2060 verdreifachen. Der ungestillte Hunger nach Energie, beschränkte Reserven, steigende Ex-plorationskosten von fossilen Brennstoffen sowie drohende Klimaveränderungen zwingen die Menschheit zu neuen Lö-sungen im Energieverbrauch und in der -versorgung. Dabei scheinen sich aus heutiger Sicht vor allem zwei Trends abzu-zeichnen: das Einsparen von Energie und deren ef ziente Nut-zung einerseits und die Erschliessung alternativer Energiequel-len andererseits. Zum Beispiel ist der Anteil der Photovoltaik an der globalen Stromproduktion noch sehr gering, doch wächst die neu installierte PV-Leistung seit 1988 jedes Jahr um 35 Prozent. Allein 2009 wurden weltweit Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von 5000 MW neu installiert.

ET bleibt dran und wünscht viel Energie für 2011.

Hansjörg Wigger, Chefredaktor

Innovationsschub

Liebe Leserin, lieber Leser

Trotz anhaltender Wirtschaftskrise präsentierten an denTechnologiemessen Ineltec und Go über 500 AusstellerNeuheiten aus den Bereichen Elektro-, Installationstech-nik und Automatisierung. Aufgefallen sind dabei die zahl-reichen «grünen» Produkte und Systeme rund um dieMegathemen Energieeffizienz und erneuerbare Energien.Solche Lösungen helfen unseren Energiebedarf effizien-ter und zukunftssicher zu gestalten. Die Aussteller sindüberzeugt vom nachhaltigen Nutzen ihrer Produkte undsehen der weiteren wirtschaftlichen Entwicklung zuver-sichtlich entgegen. Im Messeblog 2009 hat ET onlineeine Reihe von Kommentaren und Berichten von Anbie-tern live aufgezeichnet.

Positive Stimmung verbreitete Andreas Züttel, Leiterdes Empa-Forschungsprogramms Materialien für Ener-gietechnologien, anlässlich seines Vortrags an der Empa-Akademie. Er ist überzeugt, die Abhängigkeit von fossilenEnergieträgern mit Wasserstoff überwinden zu können.Lesen Sie seine Antworten auf Seite 78.

Investitionen in die Weiterbildung und Nachwuchsför-derung ist das viel gehörte Erfolgsrezept der Elektrobran-che. Für viele Unternehmen ist Weiterbildung einSchlüsselfaktor in der Unternehmensstrategie zur Einfüh-rung neuer Technologien sowie zur Sicherung von Quali-tät und Wertschöpfung. Weiterbildung macht sich auchfür die Lernenden bezahlt, denn ein Abschluss einer hö-heren Fachschule wird im Durchschnitt mit bis zu1500 Franken zusätzlich entlöhnt. Absolventen von Be-rufslehren und anschliessender höherer Fachausbildungverdienen somit etwa gleich viel wie Universitätsabgän-ger. ET berichtet darüber in der Rubrik Weiterbildungauf Seite 101 sowie regelmässig in der kürzlich lanciertenSerie Brain Food Seite 104.

Das ET-Team Ihnen eine innovationsreiche Lektüre.

Hansjörg Wigger, Chefredaktor

In welcher Kampagne wird das Bildmotiv verwendet?

• ecofriendly Energieeffizienz• Green Building-Initiative• Biomass Energie

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ET-Wettbewerb September 09

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Inhaltsverzeichnis

Edito rial 1 Blick in die Zukunft

Focus 4 USV erhöht Netz- und Signal-

Qualität

Wirtschaft und Verbände 5 News zu Titelseite und Branchen

Maschinen & Geräte 15 Frequenzumrichter sparen richtig

Energie 20 Wettbewerbliche Ausschreibungen 24 Schmierung: verbessert sich

der Wirkungsgrad?

Automation & Elektronik 21 Smart Metering von Siemens 22 SmartElectricity von ABB 23 Energiemanagement von Cisco

Installations- & Gebäudetechnik 28 Brandausbreitung wirksam

verhindern 31 Sicherheitssteckdosen:

Mit Köpfchen und Kragen 32 Elektronische Hightech- Produkte

von Brelag 33 4-Kanal-Oszilloskope – Probleme

gezielter lösen! 34 Funkenstrecke oder Varistor? 36 Wege zur guten Usability

Licht & Leuchten 38 Was ist effiziente Beleuchtungs-

technik? 44 Beleuchtung bringt Sicherheit

Elektromobilität 48 Ladestationen für die Elektro-

mobilität 50 Bitte schnell laden! 54 Kostengünstige Ladeinfrastruktur 56 Ladestromsäulen für jeden Bedarf

Forschung & Umwelt 57 Auf dem Weg zur Nanoelektronik

Telematik und Multimedia 59 Telematik-News 60 LTE – Neue 4G-Mobilfunk-

technologie

Aus- und Weiterbildung 64 Die richtige Auswahl von

FI-Schutzgeräten 66 NIN-Know-how 63 72 Brain Food

Service 74 Produktanzeigen 76 Veranstaltungskalender 78 Stellenanzeiger 79 Impressum 80 Vorschau

Die zunehmende Anzahl Elektrofahrzeuge verlangt nach entsprechenden Ladeinfrastrukturen (Seiten 48 bis 56).

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Netzwerk-Management, Bypass-Betrieb, Hot-Swap

USV erhöht Netz- und Signal-QualitätEine dauerhafte und störungsfreie Stromversorgung ist die Grundlage für die Verfügbarkeit – und somit für die Wirtschaftlichkeit – elektrischer und elektronischer Anlagen. Vor allem in informationstechnischen Anwendungen können Netzstörungen weitreichende Folgen haben. Eine USV verbessert auch die Netzqualität.

Bei IT-Anwendungen wird ein Schutz gegen Ausfälle durch USV grundsätzlich vorausgesetzt. Neben dem Überbrücken von Spannungsausfällen muss die USV-Anlage auch gegen eine Vielzahl von weiteren Störungen wirksam sein. Da aber häufig für den Anwender nicht er-kennbar ist, über welche Eigenschaften die USV verfügt, entscheidet nicht sel-ten der günstigere Preis. Phoenix Con-tact bietet nun erstmalig einphasige USV-Geräte für AC-Stromversorgun-gen, die hohen qualitativen Ansprüchen genügen. Die Geräte der Reihe UPS compact arbeiten nach dem Doppel-wandler-Prinzip und stehen bis zu einer Leistung von 12 kVA zur Verfügung.

Störungen diverser ArtDie USV-Produktnorm IEC 62040-3 definiert zehn Arten von Netzstörun-gen, die von der USV-Anlage beseitigt werden müssen. Die erste, aber keines-

falls häufigste definierte Störung ist der Netzausfall. Als Spannungsausfall wird eine Unterbrechung von mehr als 10 ms bezeichnet. Oftmals haben aber bereits Spannungsausfälle unter 10 ms erhebli-che Auswirkungen auf den Verbraucher. Weitere Störungsarten sind Spannungs-einbrüche und Spannungsspitzen. Span-nungseinbrüche sind als Absenkung der Spannung für weniger als 16 ms defi-niert. Sie werden beispielsweise von Stromrichtern hervorgerufen und als Fehler angesehen, wenn die Spannung weniger als 16 ms überhöht ist.Unter- und Überspannungen unter-scheiden sich durch ihr kontinuierli-ches Auftreten von den Spannungsein-brüchen und -spitzen. Unterspannun-gen werden durch eine hohe Belastung des Versorgungsnetzes hervorgerufen. Permanente Überspannungen können durch eine niedrige Transformatoren-belastung auftreten. Im Gegensatz zu

permanenten Überspannungen treten Transienten (Spannungsstösse) nur spo-radisch in einer Zeitspanne von weni-ger als 1 ms auf. Transienten besitzen eine hohe Energie und werden durch Schalthandlungen grosser Verbraucher hervorgerufen. Spannungsverzerrun-gen schliesslich sind Folge von Ver-brauchern, die nicht sinusförmige Strö-me ziehen wie Dimmer, Sanftanlaufge-räte, Frequenzumrichter und Schalt-netzteile.

Praxistaugliche USVEine hochwertige USV schafft nicht nur alle beschriebenen Netzunterbrüche und -störungen aus der Welt, sondern verfügt auch über eine hohe Lebenserwartung bei geringem Wartungsaufwand. Damit auch die Batterien der USV eine hohe Lebenserwartung besitzen, muss eine gute Schaltungstechnik zum Einsatz kommen und die Batterien müssen sich extern montieren lassen. USV von Phoenix Contact bieten diese Möglich-keit und lassen sich unter Betrieb aus-wechseln (Hot-Swap-Fähigkeit).

FazitHochwertige USV tragen zur Verbesse-rung der Netzqualität und somit auch zur Optimierung der Anlagenverfügbar-keit bei. USV von Phoenix Contact las-sen sich über Schnittstellen fernwarten. Natürlich können auch über potenzial-freie Schaltkontakte Statusmeldungen wie Spannungsausfall, Batteriestatus und Betriebsart ausgegeben werden.

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Die einphasigen AC-USV-Geräte der Baureihe UPS compact erhöhen mit der Netz- und Signal-Qualität auch die Verfügbarkeit einer Anlage.


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ABB-Forschung für mehr Effizienz und Produktivität

Beim Besuch des ABB-Forschungszent-rums Ladenburg vergangenen Novem-ber zeigten Wissenschaftler, wie rege-nerative Energien zuverlässig und ef zi-ent genutzt und industrielle Ferti -gungsprozesse sicher und produktiv umgesetzt und mit minimalen Verlusten betrieben werden können. «Der Aufbau intelligenter Stromnetze und mehr Ener-gieef zienz in der industriellen Produkti-on sind zwei Grundvoraussetzungen, um die Klimaschutzziele erreichen zu kön-nen», betonte Peter Smits, Vorstandsvor-sitzender der ABB AG und Leiter der Re-gion Zentraleuropa, am Pressetag im ABB Forschungszentrum. «Nur wer in die Forschung investiert und neue Pro-dukte und Lösungen entwickelt, kann als Technologieführer langfristig im interna-tionalen Wettbewerb erfolgreich sein.»

Die Wissenschaftler am ABB-For-schungszentrum in Ladenburg entwi-

ckeln beispielsweise integrierte Lösun-gen für die Fabrikautomation. Der Ver-netzung verschiedenster Komponenten wie Antrieben, Steuerungen, Motoren oder Robotern und deren reibungslose Zusammenarbeit kommt bereits in der Entwicklungsphase von komplexen Pro-duktionsanlagen eine entscheidende Be-deutung zu. ABB bietet dazu ein umfas-sendes Produktportfolio sowie Kom-plettlösungen aus einer Hand.

Neben der Windenergie erlebt zur-zeit die Solarenergie einen phänomena-len Aufschwung. Die jährlich weltweit installierte Leistung von Photovoltaik-anlagen stieg von unter 100 Megawatt (MW) im Jahr 1996 auf mittlerweile 4500 MW. Um die Sonnenenergie in das Stromnetz einspeisen zu können, muss der von Solarzellen erzeugte Gleichstrom zunächst in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Aufgabe

übernehmen sogenannte Solarwechsel-richter. ABB-Forscherteams aus drei Ländern haben einen Solarwechselrich-ter für Wohn- und Gewerbebauten ent-wickelt, der die Energie der Sonne be-sonders ef zient und mit minimalen Verlusten nutzt.

Damit künftige Smart Grids die stän-dig zunehmende Menge von Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Son-ne, Wind oder Wasser aufnehmen kön-nen, müssen die Netze intelligenter werden. Die Verbraucher werden in Zu-kunft eine deutlich aktivere Rolle spie-len. Damit Verbraucher ihre Energiekos-ten beein ussen können, müssen die Energieversorger neue, exible Tarife anbieten und den Kunden die erforder-lichen Tari nformationen in Echtzeit über entsprechende Anzeigesysteme zur Verfügung stellen. ABB bietet hierzu in-telligente Lösungen entlang der gesam-ten Energiekette von Softwarelösungen für die Planung und Prognose des Strombedarfs einschliesslich der Strom-erzeugung aus konventionellen und er-neuerbaren Energiequellen für die Energieversorger bis hin zu innovativen Anzeigesystemen im Haus für die Ver-braucher.

Der Konzern investierte im Jahr 2009 mehr als eine Milliarde US-Dollar in Forschung und Entwicklung. Insgesamt beschäftigt ABB weltweit mehr als 6000 Mitarbeiter in sieben Forschungszent-ren. In Ladenburg arbeiten derzeit etwa 110 Mitarbeiter, meist in enger Koope-ration mit Kollegen aus den operativen Einheiten.

www.abb.de/presse

Christoph Winterhalter, Leiter des ABB-Forschungszentrums Ladenburg, zeigte verschiedene Beispiele für den effi zienten Betrieb von Stromnetzen und Fertigungsanlagen.

Heft 1 | Januar 2011www.elektrotecHnik.cH

elektrotecHnikautomation, telematikgebäudetecHnik

Das neueControl PROSystem

15 Frequenzumrichter sparen energie

38 was ist effiziente beleuchtungstechnik?

60 lte – neue mobilfunktechnologie

66 nin-know-how, leserfragen teil 63

Willkommen in der Königsklasse! Mit der innovativen Präsenzmelderserie Control PRO stösst Steinel Professional in eine neue Dimension vor. Die High De nition Anwesenheitssensoren ver-fügen mit ihren bis zu 4800 Schaltpunk-ten über die höchste Au ösung am Markt und erreichen maximale Erfas-sungsqualität auf einer Fläche von bis zu 64 m2. Möglich wird diese einzigartige Leistungsfähigkeit durch die Verwen-dung modernster Sensortechnik. So werden bis zu vier Digital-Pyrodetekto-ren der neuesten Generation pro Prä-senzmelder verwendet. Hinzu kommen eine neu entwickelte Hightech-Linse und ein Betriebssystem, in dem das gan-

ze Know-how des Technologieführers steckt. Weiterhin warten die neuen Prä-senzmelder mit einer exakten, quadrati-schen Erfassung auf. Weltweit einmalig ist, dass dieses Erfassungsquadrat präzi-se skaliert werden kann. Dadurch lassen sich Räume sauber planen und über-schneidungsfrei sowie lückenlos mit Präsenzmeldern abdecken. Vertretung in der Schweiz:

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Saubere Energie mit Abwärmenutzungssystem von ABB ABB und Holcim Schweiz haben verein-bart, das neu entwickelte ABB-System zur Stromerzeugung aus Abwärme im Zementwerk von Holcim im schweize-rischen Untervaz einzusetzen. Die hoch-moderne Lösung von ABB verwendet ORC-Technologie (Organic Rankine Cycle), mit der Abwärme in sauberen Strom umgewandelt werden kann. Dank der Wiederverwendung der Abwärme muss keine fossile Energie für den Be-trieb des Kraftwerks verwendet werden. Somit wird Holcim die Energiekosten in Untervaz erheblich senken und das Werk effizienter betreiben können.

Der Auftrag umfasst die Konstruktion, Projektplanung, Lieferung, Installation und Inbetriebnahme des schlüsselferti-gen Pakets. Mit ABB-Know-how wird das Kraftwerk einschliesslich Stromver-sorgung und Leitsystem vollständig in den Zementherstellungsprozess integ-

riert und voraussichtlich Ende 2011 in Betrieb genommen. Markus Hepberger, Werksleiter in Untervaz, sagt: «Mit dem Abwärmenutzungssystem von ABB kön-nen wir jährlich 10,5 Gigawattstunden elektrische Energie erzeugen. Damit könnte der Strombedarf von rund 2000 Haushalten in der Schweiz gedeckt wer-den.» Wenn später der vorhandene Planeten-kühler ersetzt wird, kann die Stromerzeu-gung um bis zu 50 Prozent gesteigert werden. Das Werk wird dann 20 Prozent weniger Strom für den Betrieb benöti-gen, wodurch die Produktivität nochmals verbessert wird.Die Zementherstellung ist im Allgemei-nen sehr energieintensiv. Der Klinker-brennofen benötigt eine Temperatur von bis zu 1500 C. Obwohl in dem modernen Werk ein Grossteil der Prozessabwärme zur Materialtrocknung genutzt wird, wer-

den erhebliche Mengen des Niedertem-peraturgases ungenutzt durch den Kamin abgelassen. Die Lösung von ABB zur Ab-wärmenutzung ist ein neues, integriertes System für die effiziente Nutzung von Niedertemperaturabwärme in Industrie-anlagen. Abluft oder Schornsteingase mit Temperaturen ab 150 C können wirt-schaftlich für die Stromerzeugung von 500 kW bis hin zum zweistelligen Mega-wattbereich genutzt werden.

Anlagenbetreiber profitieren dank der CO2-freien Stromerzeugung vor Ort von reduzierten Betriebskosten und sind weniger abhängig von steigenden Ener-giepreisen. Endkunden haben niedrigere Investitionskosten, da Standardbauteile eingesetzt werden, die von den professio-nellen Planungs- und Projektteams effi-zient montiert werden.

www.abb.ch

Vorsicht am Montagmorgen! An Werktagen verzeichnet die Suva rund 700 Berufsunfälle pro Tag, die unregel-mässig über den Tag verteilt sind. Wäh-rend die Spitze am Vormittag zwischen 9 und 10 Uhr liegt, ist sie am Nachmittag zwischen 14 und 15 Uhr. Die Unfallhäu-figkeit hängt aber auch vom Wochentag ab. Besonders hoch ist das Unfallrisiko am Montagmorgen. Zwischen 6 und 10 Uhr geschehen im Vergleich zu den übri-gen Werktagen deutlich mehr Berufsun-fälle, zwischen 7 und 8 Uhr sogar um 40 Prozent. Dies zeigt eine Untersuchung der Suva über den Unfallzeitpunkt.

Sind die ersten Arbeitsstunden am Montag noch überdurchschnittlich ge-fährlich, ist nach zehn Uhr keine nam-

hafte Abweichung gegenüber den ande-ren Wochentagen mehr zu beobachten. Das bedeutet auch, dass nicht die Anzahl der exponierten Personen für die Über-höhung der Unfallzahlen ausschlagge-bend ist, sondern das Unfallrisiko. Am stärksten überhöht ist das Unfallrisiko bei den Berufsunfällen zwischen 7 und 8 Uhr, also unmittelbar nach Arbeits-beginn. Eine mögliche Erklärung wäre, dass zu Beginn der Arbeitswoche andere, risikoreichere Tätigkeiten ausgeübt wer-den als sonst. Dagegen spricht die Sta-tistik. Diese zeigt, dass es am Montag-morgen nicht nur während der Arbeit, sondern auch bei Freizeitbeschäftigun-gen zu mehr Unfällen kommt. Frauen

wie Männer jeden Alters sind beim Auf-enthalt zu Hause, auf dem Arbeitsweg und bei der Arbeit von diesem Montag-morgeneffekt betroffen. Stolperunfälle, Misstritte und Stürze treten zwischen 6 und 8 Uhr sogar um 80 bis 90 Prozent häufiger auf.

Eine mögliche Erklärung liefert der deutsche Professor Jürgen Zulley vom schlafmedizinischen Zentrum Regens-burg. Er sieht den Grund in der Ver-schiebung der inneren Uhr, da viele Menschen am Wochenende den Tag-Nacht-Rhythmus verändern. Somit ste-hen sie für ihre Verhältnisse am Montag zu früh auf, die Leistungsfähigkeit ist dann noch nicht auf dem gewohnten Stand. Am besten könnte dieses «Mon-tagsloch» in Grenzen gehalten werden, wenn man am Wochenende möglichst dieselben Schlafzeiten wie unter der Woche einhält.

Diese präventive Massnahme dürfte sich allerdings nur schwer umsetzen las-sen. Erhöhtes Risikobewusstsein zum Wochenstart lautet deshalb das Rezept, etwa für Stolper- und Sturzunfälle. Ge-gen 300 000 dieser Stolper- und Sturz-unfälle ereignen sich jährlich in der Schweiz und zwei von fünf Invaliden-renten gehen auf einen Stolper- oder Sturzunfall zurück. Die Suva hat deshalb im Frühjahr 2010 die Kampagne «stol-pern.ch» lanciert.

www.suva.ch

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Mittlere Anzahl Berufsunfälle jeTagesstunde nachWochentag

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Elektro-Material AG erwirbt Grossauer Elektro-Handels AG Mit der am 1. Dezember 2010 vollzoge-nen Übernahme hat die Elektro-Mate-rial AG das gesamte Aktienkapital der Grossauer Elektro-Handels AG vom bis-herigen Eigentümer Alfred Grossauer erworben.

Die Elektro-Material AG gehört zur Rexel Gruppe Paris, der weltweit füh-renden Händlerin für Produkte und Dienstleistungen rund um die Elektro-technik. Die Grossauer Elektro-Handels AG ist die führende Elektro-Grosshänd-lerin in der Ostschweiz und beschäftigt rund 100 Mitarbeitende. Das Unterneh-men führt ein umfassendes Sortiment für

das Elektroinstallationsgewerbe und die Industrie, das mit jenem der Elektro-Material AG weitgehend identisch ist. Das traditionsreiche Appenzeller Han-delsunternehmen regelt mit diesem Schritt die familienexterne Nachfolge. Die Unternehmung wird vom langjähri-gen Managementteam weitergeführt. Al-fred Grossauer wird der Unternehmung während einer Übergangsphase weiter-hin beratend zur Seite stehen.

Mit dem Zukauf verstärkt die Elektro-Material AG ihre Präsenz in der Ost-schweiz und erweitert ihr Marktgebiet im Industriebereich. Die Elektro-Mate-

rial AG führt bisher in der Schweiz acht Niederlassungen und beschäftigt rund 500 Mitarbeitende. Die Grossauer Elek-tro-Handels AG wird als neunte Nieder-lassung der Elektro-Material AG weiter-geführt. Der Standort Heiden ist somit gesichert.

Mit der Übernahme will Elektro-Ma-terial AG die geografische Nähe zu Kun-den in der Schweiz flächendeckend aus-bauen und den Schweizer Markt lücken-los und mit hoher Qualität bedienen.

www.elektro-material.ch

Schweizer Berufsmeisterschaften der Elektroinstallateure Der Verband Schweizerischer Elektro-Installationsfirmen (VSEI) führte dieses Jahr die Schweizer Meisterschaft der Bes-ten seines Branchennachwuchses erst-mals an der Berufsmesse Zürich durch. Vor Ort konnten rund 40 000 Besuche-rinnen und Besucher die technischen An-forderungen dieses Berufes erkennen und live die Arbeitsausführung beobachten. Zudem konnte die Wettkampfstimmung täglich auf www.electrowattelse.ch ver-folgt werden.

Diese Meisterschaft stellt eine Spitzen-leistung der jungen Elektroinstallateure

zur Schau: Die Teilnehmerin und die Teilnehmer, die sich bereits durch einen ausgezeichneten Grundbildungs-abschluss ausgezeichnet und über die Regionalmeisterschaften für diesen Wett-kampf qualifiziert haben, bilden die Nachwuchselite der Elektro-Installati-onsbranche. Dieses Jahr haben sich die beiden Bündner Andrin Cavegn (Gold) und Gian-Andrea Casaulta (Silber) durchgesetzt und sich gleichzeitig die Teilnahme an der Weltmeisterschaft 2011 in London gesichert. Für die Europa-meisterschaft, welche 2012 in der Schweiz

durchgeführt wird, darf sich Stefan Wyss (Bronze) aus Bern einschreiben.

Hans-Peter In-Albon, Direktor VSEI, meint rückblickend: «Diese Meister-schaft kann sehr positiv eingestuft wer-den. Dank unseren 21 jungen Elektro-Cracks konnte die Branche der Öffent-lichkeit zeigen, dass sich unsere In - vestitionen in den Branchennachwuchs direkt positiv auf das Qualitätslabel ‹Sicherheit und Qualität sind Prinzip- Sache› auswirkten.»

www.electrowattelse.ch

Primin Gassmann (Zentralpräsident VSEI), Stefan Wyss (3. Platz), Andrin Cavegn (Sieger), Gian-Andrea Casaulta (2. Platz), Hans-Peter In-Albon (Direktor VSEI).


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Wo fliesst Ihre Energie? Finden Sie’s raus – Infos zum Einstieg bei der

BKW-Gruppe gibt es unter:

www.bkw-fmb.ch/karriere

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Energie.

Holzkraftwerk Zündholz in Gossau eingeweiht Das Holzkraftwerk Zündholz ist ein Ge-meinschaftsprojekt der Erlenhof Energie AG und der St. Gallisch-Appenzellischen Kraftwerke AG (SAK). Insgesamt wurden elf Millionen Franken in die Anlage in-vestiert. Die Gossauer Unternehmung ist für die Brennstoffaufbereitung und die Feuerung verantwortlich. Die SAK be-treibt das ORC-Modul und sorgt für die Erzeugung der elektrischen Energie. Im KW Zündholz wird zur Hauptsache Restholz der Holzwerk Lehmann AG, Gossau, verbrannt, jährlich werden rund

55 000 Kubikmeter Holzschnitzel ge-braucht. Die bei der Verbrennung entste-hende Wärme wird über einen Thermo-ölkreislauf mit einem Wärme-Kraft-Kop-pelungsprozess (ORC) genutzt. Dieses Verfahren ist dem thermodynamischen Kreislauf einer Dampfturbine ähnlich; statt Wasser wird jedoch Silikonöl ver-wendet. Das verdampfte Silikonöl mit ei-ner Temperatur von 310 Grad und einem Druck von ca. 11 bar treibt die Turbine an. Dieses Verfahren erlaubt eine effizi-ente Nutzung der Wärme und setzt etwa

Regierungsrat Josef Keller, Urban Jung, Katharina Lehmann und Beni Gmünder von der Erlenhof Energie AG und Heinz Reichen, Stefano Garbin von der SAK (von links) bei der Eröffnungsfeier.

18 Prozent über die Turbine in elektri-sche Energie um. Die Restwärme von rund 75 Grad (24 000 MWh) wird für die Schnitzelholztrocknung der Holzwerke Lehmann AG und die ebenfalls im Erlen-hof angesiedelte Pelletproduktion der Beniwood AG verwendet. Die elektrische Energie (5000 MWh) wird ins Netz der Stadtwerke Gossau eingespiesen und deckt den Strombedarf von rund 1200 Haushaltungen.

www.sak.ch

Keine Gefahr durch zerbrochene Energiesparlampen Die Lampenindustrie weist die Forde-rung der Verbraucher nach Aussetzung des Glühlampenverbots zurück. Die Forderung wurde erhoben, weil in ei-nem Stichprobenversuch des Umwelt-bundesamtes zerbrochene Energiespar-lampen in geringen Mengen Quecksil-ber an die Luft abgegeben haben. Diese Erkenntnis ist nicht neu. Studien stellen

fest, dass es selbst in ungünstigen Fällen äusserst unwahrscheinlich ist, dass durch beschädigte Energiesparlampen eine besorgniserregende Konzentration von Quecksilber in der Luft entsteht.

Industrie und Handel empfehlen – wie bei althergebrachten Leuchtstoff-röhren – den Raum zu lüften, Glas-bruchstücke der Energiesparlampen ein-

zusammeln und den Boden zu reinigen. Die Bruchstücke sollen in einem ver-schlossenen Plastikbeutel zu einer Lam-pensammelstelle gebracht werden. Das Informationsblatt «Was tun bei Lam-penbruch» auf der Website des ZVEI informiert dazu ausführlicher.

www.zvei.org


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Electrosuisse ist EduQua zertifiziert Das Weiterbildungsangebot der Electro-suisse steht ab sofort unter dem eduQua Qualitätssiegel. EduQua ist das Schweizer Zertifikat für Institutionen, die qualitativ anspruchsvolle Erwachsenenbildung be-treiben. Diese Bildungsanbieter werden

KEV: Tiefere Vergütungen für Solarstrom, dafür mehr Geld insgesamt

Die kostendeckende Einspeisevergütung (KEV) für Solarstrom sinkt per 1.1.2011 um 18 %. Gleichzeitig kann der Anteil des Solarstroms am KEV-Fördertopf von bisher 5 auf 10 % erhöht werden. Der Bun-desrat hat kürzlich eine entsprechende Re-vision der Energieverordnung verabschie-det. Grund dafür sind die deutlich gesun-kenen Kosten für Photovoltaikanlagen.

Durch Effizienzsteigerungen bei der Fertigung durch die Massenproduktion von Solarmodulen sind die Preise für Photovoltaikanlagen deutlich stärker ge-sunken als bei der Einführung der KEV Anfang 2009 angenommen. Diese Preis-

vorteile müssen bei der Festlegung der Einspeisevergütung berücksichtigt wer-den, da die Anlagenbetreiber sonst zu hohe Renditen erzielen würden.

Bereits per Januar 2010 hatte das UVEK die Vergütungssätze für Solarstrom um 18 % reduziert. Die Marktpreise für Pho-tovoltaikmodule sind in diesem Jahr je-doch weiter gefallen. Durch die erneute Reduktion um durchschnittlich 18 % sin-ken die ungedeckten Kosten für Solar-strom – das sind die Mehrkosten, die über dem generellen Strommarktpreis liegen – unter 50 Rappen pro Kilowattstunde. Ge-mäss Energiegesetz steigt damit der maxi-male Anteil der Photovoltaik am KEV-Fördertopf von bisher 5 auf 10 %, sodass anstelle der bisherigen Zubauleistung von bisher total ca. 30 Megawatt (MW) ab 2011 jährlich Solarstromanlagen mit einer Leistung von insgesamt 50–70 MW frei-

gegeben werden können. Dadurch kann die Warteliste der angemeldeten Projekte voraussichtlich bis 2013 abgebaut werden (2011: alle per 1./2. Mai 2008 angemelde-ten Anlagen auf der Warteliste. Restliche Anlagen anschliessend bis 2013).

Die Absenkung erfolgt einvernehmlich mit Unternehmen und Verbänden der schweizerischen Solarbranche, da der So-larstrom dadurch einen grösseren Anteil der KEV-Mittel erhält und somit mehr Anlagen von der Einspeisevergütung profitieren können.

2009 trug Solarstrom einen Anteil von 0.078 % zur gesamten inländischen Stromproduktion bei. Derzeit speisen im Rahmen der KEV 1600 Photovoltaikan-lagen Solarstrom ins Netz ein. 7033 An-lagenprojekte sind auf der Warteliste.

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Pilotprojekt mit Windkraftwerk

Acht Meter hoch, sehr schlank und mit filigranen Flügeln – so präsentiert sich der H-Rotor an der Talstation. Es handelt sich um eine Kleinwindanlage der besonderen Art: Anstelle von aus-ladenden Propellern, die um die horizontale Achse drehen, be-wegen sich die Flügel des H-Rotors um die vertikale Achse. Durch die ungewöhnliche H-Form ist dieser H-Rotor nicht gleich auf den ersten Blick als Windanlage zu erkennen. Das Demonstrationsmodell an der Talstation produziert bereits um-weltfreundlichen Strom mit einer Leistung von 3 Kilowatt. Grössere H-Rotoren erzeugen bis zu 40 Kilowatt Leistung.

«Wind hat im Vergleich zu Solarenergie den Vorteil von wesentlich besseren Saison- und Tagesgängen. Damit wäre Wind eine ideale Ergänzung zur Sonne», erklärt Werner Frei, Leiter Produktion erneuerbare Energien der EKZ. Obschon die Windverhältnisse in der Schweiz für den Betrieb her-kömmlicher Windanlagen nicht optimal sind, sehen die EKZ im Betrieb von Kleinwindanlagen mit H-Rotoren ein Potenzi-al, das sie ausnutzen möchten.

Kleinwindanlagen mit H-Rotoren haben bedeutende Vor-teile gegenüber herkömmlichen Windanlagen:

Der Anstellwinkel der Flügel passt sich der Strömungslinie •und der Windrichtung an. Durch diese Flexibilität ist es möglich, mit Kleinwindanlagen Wirkungsgrade zu erzielen, die herkömmliche Windanlagen übertreffen. Dies ist beson-ders für die Schweiz mit den hier vorherrschenden Windver-hältnissen ein bedeutender Vorteil.Die H-förmigen Flügel werfen kaum Schatten und sind ge-•räuscharm.Da H-Rotoren eine geringe Bauhöhe aufweisen, fügen sie •sich gut ins Landschaftsbild und passen auch zu den Instal-lationen im Skigebiet.Für Vögel besteht durch die H-förmigen Flügel keine Ge-•fahr, sie nutzen die Querbalken sogar manchmal als Sitzge-legenheit.

Der ortsansässige Energieversorger EBS übernimmt den An-schluss der Anlage an das lokale Stromnetz. Um genügend Strom für die Beschneiung herzustellen, werden nun geeignete Standorte für H-Rotoren ausgewählt. Insgesamt sollen so pro Jahr rund 180 000 Kilowattstunden Windstrom erzeugt werden. Mit dem ökologisch wertvollen Windstrom will die Sattel-Hochstuckli AG in Zukunft die Beschneiungsanlagen versorgen und ideale Schneeverhältnisse für Skifahrer und Snowboarder schaffen.

www.ekz.chwww.ebs-strom.chwww.sattel-hochstuckli.ch


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Sanierungslösungen für Gebäude Der bestehende Schweizer Gebäudepark verbraucht rund 50 % der Energie. Das Novatlantis-Bauforum 2010 in Basel zeigte mit Beiträgen aus Forschung und Praxis Lösungen zur Modernisierung.

Christian Mathys, Ressortleiter Ener-gietechnik im Amt für Umwelt und Energie, Basel-Stadt, unterstrich in sei-nem Vortrag die Bedeutung des natio-nalen Förderprogramms für Gebäude-sanierung. Es hat Anfang 2010 das Gebäudeprogramm des Klimarappens abgelöst und schüttet nun während 10 Jahren jährlich 200 Mio. Franken aus der Tarifzweckbindung der CO2-Abgabe an die Kantone aus, davon rund über 60 Prozent für Gebäudesanierungen und ca. 30 Prozent für Investitionen in er-neuerbare Energie und Gebäudetech-nik. Das soll pro Jahr rund eine Milli-arde Franken Investitionen auslösen, 10 000 Gebäude sanieren und den CO2-Ausstoss bis 2020 um 2,2 Mio. t verrin-gern. Bis zum dritten Quartal 2010 wur-den rund 160 Mio. Franken abgerufen. Laut Mathys werde die Eintrittsschwelle für 2011 voraussichtlich etwas angeho-ben – bisher betrug der Mindestbeitrag 1000 Franken – und die Beiträge wür-den wohl etwas reduziert werden.

Martin Jakob, TEP Energy ETHZ, stellte mit der Präsentation der Studie zum Gebäudeparkmodell Schweiz fest, dass in der Schweiz auf die Gebäude rund 53 % des Primärenergieverbrauchs entfallen, oder 48 % der Endenergie. Das Gebäudeprogramm helfe bei der Reduktion, aber ein Restbedarf bleibe: «Die Welt kann nicht einfach von schwarz auf weiss kippen», so Jakob. Da-

bei sei der Verbrauch von Strom schwie-riger zu senken als von Brennstoffen, weil die höhere Technisierung der Haus-halte die Stromnachfrage treibe und die Effizienzverbesserungen wieder aufhe-be. Auch das Wachstum der Flächen wir-ke der Einsparung entgegen. So werde aufgrund der heutigen Wachstumsraten die Einfamilienhausflächen von 2010 bis 2035 um rund 53 % anwachsen, bei Mehrfamilienhäusern um 37 %, was ei-ner Zunahme von insgesamt 66 % der Energiebezugsfläche der Schweiz ent-spreche. Auch bei Dienstleistung, Ge-werbe und Industrie sei mit Zuwachs zu rechnen. Laut einer TEP-Studie würde die CO2-Belastung des schweizerischen Stromverbrauchs zunehmen, dabei sei die wachsende Elektrifizierung der Haushalte nicht unproblematisch.

Die CO2-Belastung des Schweizers müsse laut Urs Rieder, Gebäudetechnik Hochschule Luzern, wieder diejenige Indiens erreichen, nämlich 2000 W/1 t CO2, natürlich ohne Komforteinbussen. Der SIA-Transformationspfad zeige hier Lösungen auf. Das Ziel lasse sich errei-chen. Dabei haben die fossilen Energien laut Rieder ausgedient, dafür werde der Peak Oil schon sorgen. Die Frage sei bloss: Wie ersetzen wir diese Energie? Klargeheder Trend zur Elektrizität, nur schon wegen der Wärmepumpen – aber wie wird der Strom produziert? Rieder hofft dabei unter anderem auf das De-sertec-Projekt. Der SIA fordert, so Rie-der, den Gebäudepark Schweiz konse-quent auf ein nachhaltiges Fundament zu stellen und mit der Ressource Ener-gie intelligent – das heisst: differenziert

für Neu- und Umbau – umzugehen. Da-bei stehe ein ganzheitlicher Ansatz und eine Betrachtung des gesamten Lebens-zyklus im Vordergrund. Der SIA bean-spruche beim zukunftsfähigen Umgang mit Energie im Gebäudepark eine Füh-rungsrolle.

Die Analyse des Gebäudeparks zeige einen grossen Arbeitsvorrat, um den Wärmeverbrauch um den Faktor 10 auf 20 kWh/m2 a herunterzubringen. Es sol-len nun differenzierte Lösungen gesucht werden. Dabei ist das Hauptproblem nach Rieder nicht das Geld, sondern die menschliche Ressource. Zudem wäre die Gebäudegrenze zu verlassen und zu überlegen, was Netzwerke bringen könnten.

www.novatlantis.chwww.dasgebaeudeprogramm.ch

Urs Rieder, Hochschule Luzern: «Wie wird der Strom produziert?»

Weber wird Hager – unter einheitlicher Marke

Ab Januar 2011 treten die Hager AG und die Weber AG einheitlich unter der neuen Marke Hager am Markt auf. Die zwei Unternehmen operieren seit Januar 2010 in der Schweiz unter einem gemeinsamen Country Management. Parallel erfolgte schrittweise die Überführung der Marken Hager und Weber in die neue Marke Ha-ger. Mit der definitiven Zusammenlegung der Verkaufsgesellschaften per 1. Januar 2011 baut Hager die Dienstleistungen und Synergien im Schweizer Markt wei-ter aus und rüstet sich so für die Heraus-forderungen der Zukunft.

Die Zusammenarbeit der Hager AG und Weber AG in der Schweiz wurde be-reits während der letzten zwei Jahre ver-stärkt. So präsentierten sich die beiden Verkaufsorganisationen unter anderem an Messen wie Ineltec, Powertage und Elett-roespo mit einem einheitlichen Auftritt.

Die Bündelung des Know-how und der Erfahrung beider Unternehmen im Bereich Elektroinstallation und Ener-gieverteilung bringt Vorteile: Kunden profitieren von einem kompletten Pro-duktsortiment für die Bereiche Wohn-bau, Zweckbau und Energie. Die Erwei-terung des Sortiments widerspiegelt sich auch im Ausbau der Kompetenzen: Nebst Produkten erster Qualität bietet Hager seinen Kunden mit dem neu ge-

schaffenen Solution Center hochwertige Dienstleistungen. Das in Emmenbrücke angesiedelte Solution Center unterstützt die Verkaufsmannschaft sowie die Elekt-roplaner bei der Ausarbeitung von techni-schen Lösungskonzepten und Offerten.

Hager, als umfassender Lösungsan-bieter mit rund 300 Mitarbeitenden, setzt bewusst auf den Produktionsstand-ort Schweiz. Der neue Hauptsitz der Hager AG sowie das Kompetenzzent-rum für Entwicklung, Produktion und Logistik befinden sich in Emmenbrücke bei Luzern, Verkaufsniederlassungen be-treibt das Unternehmen in Zürich, Bern und Lausanne.

www.hager-tehalit.ch


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Verbindliche Standards sollen Ökobilanz verbessern Vergangenen September diskutierten in Zürich die 38 Mitgliedsorganisationen des WEEE Forum (Europäischer Ver-band der Rücknahmesysteme für E-Was-te) zusammen mit den Produzenten von Elektro- und Elektronikgeräten, mit Ver-tretern von Behörden, Aufsichtsorganen, Recyclern, Handel und Wissenschaft über die Praxis der Produzentenverant-wortung in den kommenden Jahren. Der Themenkatalog der Konferenz reichte von neuen Sammelzielen über die Ver-wertung von Elektro- und Elektronik-schrott bis hin zur Schaffung neuer Ge-schäftsmodelle.

«Massgeblich für den künftigen Erfolg wird sein, dass neue Lösungen zur Ver-besserung der Ökobilanz über die ge-samte Verwertungskette von Elektro- und Elektronikschrott bei gleichzeitiger Nutzung von Effizienzsteigerungs- und Synergiepotenzialen gefunden werden», so Andreas Röthlisberger, Präsident des WEEE Forum. Hingegen wehrt sich das WEEE Forum gegen Vorschläge, wel-che die Kosten für die Sammlung ab

Haushaltungen von ausgedienten Elekt-ro- und Elektronikgeräten zum Zweck der Wiederaufbereitung auf die Produ-zenten überwälzen wollen.

Das WEEE Forum begrüsst den Vor-stoss des Europäischen Parlaments zu harmonisierten Standards für Samm-lung, Lagerung, Logistik und Verwer-tung von Elektro- und Elektronik-schrott. Unter der Bezeichnung WEEE-LABEX arbeitet die Organisation zurzeit intensiv an einem Vierjahresprojekt, in welchem sie zusammen mit Vertretern der Produzenten und der Recyclingin-dustrie verbindliche Standards für Sammlung, Logistik und Verwertung sowie Instrumente zu deren Durchset-zung erarbeitet. Das Projekt wird durch das Umweltprogramm LIFE der EU mitfinanziert.

Die drei Schweizer Rücknahmesyste-me für Elektro- und Elektronikschrott SENS, SWICO und SLRS gehören zu den Pionieren in Europa und sammeln jährlich insgesamt 14 kg pro Kopf, was europaweit ein Spitzenergebnis darstellt.

www.weee-forum.orgQu

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Home Networking Infoveranstaltungen für Elektroinstallateure Im Zeitalter der multimedialen Kom-munikation ist das Leben mobiler und exibler geworden. Ein Hausnetzwerk mit Anschlussmöglichkeiten in jedem Zimmer – der Installateur spricht von strukturierter Heimverkabelung – eröff-

net zahllose neue Möglichkeiten. Damit Elektroinstallateure den neusten Stand der Technik kennen und die dadurch verbundenen Möglichkeiten ihren Kun-den mit entsprechen Multimedia-Syste-men optimal verkaufen können, bietet

Otto Fischer AG zusammen mit drei Systemherstellern Home Networking Infoveranstaltungen an.

Bei der kürzlich durchgeführten Veran-staltung im Stadtkino Bourbaki in Luzern lernten die Elektroinstallateure drei ver-schiedene Verkabelungssysteme kennen. Die Besucher erhielten Fachinformation von den spezialisierten Unternehmen Reichle & De-Massari AG, Feller AG so-wie Ceco ex und pro tierten vom direk-ten Informationsaustausch mit den Sys-temherstellern, beispielsweise durch wich-tige Installationstipps und -tricks für die praktische Umsetzung. Zudem wurden die neusten Produkte der Hersteller vor-geführt und konnten von den Teilneh-mern vor Ort begutachtet werden.

Interessierte Elektroinstallateure erhal-ten weitere Informationen über die Web-site (Registrierung erforderlich) im Home Networking-Katalog von Otto Fischer AG (Bestellnummer: 996 012 000) oder bei den nächsten Home-Networking In-foverstaltungen in St. Gallen (März), in Bern (Mai) oder in Zürich (Juni).

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Amortisation von Mehrinvestition nach wenigen Jahren möglich

Frequenzumrichter sparen richtig EnergieFrequenzumrichter (FU) wandeln die Netzspannung mit konstanter Frequenz in ein neues dreiphasiges Netz mit variabler Frequenz und Spannung um. Damit ist die stufenlose Drehzahlregelung von einfachen Asynchronmotoren mit vollem Nennmoment auch bei kleinen Drehzahlen möglich. Mehrinvestitionen drehzahlgeregelter Antriebe erlauben bei Lüftungsanlagen und Pumpen gewaltige Energieeinsparungen; eine Amortisation in wenigen Jahren ist durchaus möglich.

Raymond Kleger

In der Maschinenindustrie sind geregelte Antriebe längst Stand der Technik. Ohne diese wären Fortschritte in der Automatisierung gar nicht möglich gewesen. In den letzten beiden Jahrzehnten haben sich sowohl permanent erregte Motoren, die Leistungselektronik als auch die Ansteuermechanismen über Software gewaltig entwickelt. Man stelle sich eine Druckmaschine mit den vier Druckwerken vor. Früher wurden diese über präzise Getriebe mechanisch so gekoppelt, dass jede Farbe exakt versatzfrei gedruckt wurde. Heute wird jede Druckwalze einzeln in der Drehzahl geregelt und zwar so genau, dass alle Druckwalzen perfekt winkelsynchron drehen. Direktantriebe und Leistungselektronik, zusammen mit präziser Messtechnik und Software, verdrängen die Mechanik. In diesem Beitrag wollen wir aber den Fokus des FU auf eine andere Ebene bringen. Einerseits soll das Prinzip des FU und andererseits mögliche Energieeinsparungen aufgezeigt werden, wenn Pumpen, Lüfter und andere Lasten in der Drehzahl geregelt werden. Obwohl in gewissen Bereichen eine Amortisation in wenigen Jahren möglich ist, wird wenig unternommen. Im «grünen» Zeitalter müsste das die Chance sein, sich als Firma oder Gemeinde «umweltbewusst» zu profilieren. Wichtig ist noch die Bemerkung, dass mit einem Sanftanlaufgerät zwar ein Asynchronmotor sanft beschleunigt werden kann, der Motor läuft aber letztlich auf voller Drehzahl. Soll ein Asynchronmotor mit einer (fast) beliebigen Drehzahl dauernd laufen, ist zwingend ein FU nötig. Ein FU ist von

der Technik deutlich anspruchsvoller als ein Sanftanlaufgerät und entsprechend auch teurer, vor allem bei grösseren Leistungen.

Aufbau des FrequenzumrichtersDie meisten am Markt erhältlichen FU bestehen aus drei Stufen: Passiver Gleichrichter, Zwischenkreis mit Kondensatoren, Wechselrichter mit IGBTTransistoren. Die Netzspannung wird in eine Gleichspannung umgeformt, wobei bis etwa 1,5 kW Abgabeleistung auch Geräte mit einphasigem Eingang erhältlich sind. In Bild 2 ist ein Drehstromgleichrichter (B6Brückengleichricher) gezeichnet. Auf dem Kondensator liegt annähernd der Spitzenwert der verketteten Wechselspannung. Der Wechselrich

ter arbeitet mit Schalttransistoren (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) oder Schaltthyristoren (Integrated Gate Commutated Thyristor, IGCT). IGCT kommen nur bei sehr grossen Leistungen im MWBereich zum Einsatz. Der Wechselrichter erzeugt Gleichstromimpulse mit 2 ... 20 kHz, man spricht von Pulsweitenmodulation (PWM). Der Mittelwert dieser Gleichspannungspulse entspricht der MotorSinusspannung der gewünschten Frequenz und Amplitude. Die Induktivität des Motors besorgt die Glättung, sodass der Strom annähernd sinusförmig ausfällt. Es gibt kaum FU am Markt, die SinusAusgangsfilter eingebaut haben; diese werden, wenn unbedingt nötig, extern aufgebaut. Beim FU werden die Ausgangsspannung und auch

Der neue ABB Standard Drive bietet ein benutzerfreundliches «All-inclusive-Paket» für eine energie-effiziente, einfache Regelung von Standardanwendungen.


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Prinzip eines einfachen Frequenzumrichters mit Gleichspannungs-Zwischenkreis.

Frequenz in weiten Grenzen geregelt. Bei tieferen Frequenzen als der Netzfrequenz muss auch die Spannung des Motors reduziert werden, weil der Motor sonst wegen der Eisensättigung einen viel zu hohen Magnetisierungsstrom aufnehmen würde.

Es gibt auch Direktumrichter, sogenannte Matrixumrichter, bei denen über Halbleiterschalter jede Netzphase direkt mit jeder Phase der Last verbunden wird. Der Zwischenkreis mit der Gleichspannung entfällt somit. Ein Direktrichter mit Thyristoren kann jedoch nur Ausgangsfrequenzen kleiner der Eingangsfrequenz erzeugen, Zwischenkreisumrichter und Direktumrichter mit IGBT können dagegen auch Ausgangsfrequenzen erzeugen, die oberhalb der Eingangsfrequenz liegen (bis mehrere Hundert Hz). Direktumrichter sind immer rückspeisefähig, d. h. es ist 4QuadrantenBetrieb möglich, wogegen bei FU mit Zwischenkreis spezielle Massnahmen nötig sind, wie weiter unten gezeigt wird.

Wirkungsweise des FUZur Erzeugung der sinusbewerteten Ansteuerspannungen der IGBTTransistoren wird pro Wechselrichterzweig eine variable sinusförmige Referenzspannung im Prozessor erzeugt. Je höher der Sinuswert, desto breiter generiert der Prozessor die Gleichspannungspulse, wie Bild 2 zeigt. Soll z. B. zwischen UV die positive Halbwelle entstehen, wird IGBT 1 und 5 durchgeschaltet. Arbeitet der FU mit 16 kHz Taktfrequenz, ergeben sich 320 Gleichspannungspulse von variabler Breite pro Periode bei 50 Hz Ausgangsspannung. Für die negative Halbwelle von UV werden die IGTB 2 und 4 durchgeschaltet. Die wirksame Summenspannung ergibt sich aus der Überlagerung der einzelnen an den Wicklungen anliegenden Spannungen. Beim Abschalten entstehen in den Wicklungsinduktivitäten enorme Selbstinduktionsspannungen. Die parallel zu den IGBT geschalteten Freilaufdioden ermöglichen, dass die Motorströme in ihren bisherigen Richtungen über die Freilaufdioden weiter fliessen können, und so keine hohen Spannungen entstehen. Ohne die Freilaufdioden würden die IGBT sofort zerstört. Die für den Motor notwendige Blindleistung wird ebenso über die Freilaufdioden gedeckt. Im Normalfall führen diese Gleichspannungspulse mit sehr hohen Flankensteilheiten auf den Motor. Weil der Motor eine grosse Induktivität darstellt, wird der Strom automatisch annähernd sinus

förmig, weil die Induktivität den linearen Mittelwert aus den Gleichspannungspulsen herausholt. Allerdings entstehen bei der Ansteuerung eines Asynchronmotors mit Gleichspannungspulsen höhere Verluste, als wenn derselbe Motor mit ei ner Sinusspannung angesteuert würde. Harmonische Oberschwingungen erzeugen in gewissen Momenten, verglichen zur grundharmonischen ein umgekehrtes Drehmoment. Auch die Isolationsspannung der Wicklungen sollte erhöht werden (Empfehlung: Isolationsklasse F), damit ein Asynchronmotor Gleichstrompulse mit so hohen Flankensteilheiten über seine Lebensdauer von 100 000 Stunden wegstecken kann.

Drehzahl steuern oder regeln?Will man die Drehzahl mit einem FU genau regeln (Berücksichtigung Schlupf), bedurfte es früher eines analogen Tachos oder Inkrementalgebers. Wird der Strom des Motors gemessen und seine Phasenlage zur Spannung ausgewertet und mithilfe eines SoftwareMotormodels verglichen, kann der Schlupf des Motors rein rechnerisch ziemlich genau ermittelt werden. Die Ausgangsfrequenz des FU wird automatisch um den Schlupf korrigiert, sodass der Motor belastungsunabhängig mit der gewünschten Drehzahl läuft. Die Vektorregelung oder auch feldorientierte Regelung genannt, besteht aus einem Drehzahlregler mit unterlagertem Stromregler für die Blind und Wirkstromkomponenten. In

einem elektronisch im FU abgelegten Motormodell sind die Motorkennwerte abgelegt, oder sie werden beim Einschalten des FU durch ein kurzes Analyseprozedere am Motor abgeschätzt. Das hat den Vorteil, dass es keine separate Drehzahlmessung geben muss, um Drehzahl und Moment zu regeln. Extern aufgebaute Sensoren verursachen erhebliche Kosten, sind aber nur noch für Anwendungen mit einer sehr hohen Regelgüte erforderlich. Die feldorientierte Regelung des Motors erlaubt erstaunlich hohe Drehzahl und Momentstellbereiche; typisch für die Drehzahl ist ein Stellbereich von 1 :120, für das Drehmoment gilt ein Stellbereich von 0 ... 4 × MN, wenn der Umrichter den erforderlichen Strom führen kann. Die notwendigen Berechnungen überfordern einfache Mikrocontroller, es kommen deshalb Digitale SignalProzessoren (DSP) zum Einsatz. Es gibt heute mehrere MikrocontrollerHersteller, die dafür fertige Softwarepakete für ihre DSP anbieten. Mit einem externen Inkrementalgeber sind Drehzahlstellbereiche bis 1:32 000 möglich.

Soll z. B. bei einem Skilift die Geschwindigkeit reduziert werden, wird einfach über ein Potenziometer die Motorfrequenz reduziert, der Schlupf wird dabei vom Bediener subjektiv berücksichtigt. Muss die Einhaltung der Drehzahl deutlich genauer sein, kommt die feldorientierte Regelung zum Einsatz. Hier wird der Schlupf über die Software

UZ

Drehstrom-IGBT-Transistorbrücke

Stomhüllkurve Sinus

Breite der Gleichstromimpulseändert so, dass linearer Mittelwert Sinuskurve entspricht (In Wirklichkeit 20 ...400 Pulse pro Periode)

t

Gleich-spannungs-pulse

f Wechselrichter = Anzahl Pulse/PeriodePeriodendauer Ua

L1L2L3

Gleichrichter ein-oder dreiphasig

UZ = Zwischen-kreis-spannung

Drehstrom-Asynchronmotor

FU

1 2 3

4 5 6

UVW

2


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kompensiert. Bei anspruchsvollsten Anlagesystemen laufen verschiedene Antriebe winkelsynchron zueinander. Hier ist eine Messeinrichtung zwingend, wobei diese die genaue Lage der Antriebswelle dem FU meldet, damit dieser hoch präzis regeln kann. Im HLKBereich und auch bei Pumpensteuerungen genügen einfachste FU oder allenfalls Typen mit Vektorregelung. Im Maschinenbau, bei dem mehr und mehr mechanische Getriebe durch einzeln geregelte Antriebe ersetzt werden, kommen anspruchsvollste Regelkonzepte zum Einsatz.

Schnittstellen bei FUIn den letzten Jahren sind FU in ihrer Funktion stets komplexer geworden. Die Hersteller haben die Funktionalität stets vergrössert. Zur analogen Ansteuerung werden die Einheitspegel 0 … 10 V, 0 … 20 mA oder 4 … 20 mA genutzt. Es gibt auch FU, die über Bussysteme wie BACNet, LON, Modbus, CANBUS, PROFIBUS, PROFINET, Ethernet, EtherCAT oder auch über Ethernet Powerlink angesteuert werden. Alle diese zusätzlichen Leistungsmerkmale kosten Geld. Vor allem aufwendige Schnittstellen verteuern einen kleinen Frequenzumrichter erheblich. FU mit Schnittstelle lassen sich in der Regel über diese parametrieren und es können auch Betriebs und Fehlerzustände ausgelesen werden. In vielen Einsatzgebieten ist aber keine einzige Schnittstelle gefragt ausser der Möglichkeit, über eine vom FU zur Verfügung gestellte 10VSpannung ein Potenziometer anzuschliessen. Deshalb haben heute wieder diverse Anbieter BilligFU im Angebot für einfachste Anwendungen. Die billigste Schnittstelle bei einem FU ist die netzwerkfähige RS485Schnittstelle, die kaum mehr als vier Franken beim FUVerkaufspreis ausmacht.

Bei geregelten Antrieben müssen Antrieb und Antriebsmaschine sorgfältig aufeinander abgestimmt sein, damit der Regelkreis auch optimal arbeitet. FU können durch Parametrierung auf den Motor zusammen mit der Arbeitsmaschine optimiert werden. Dies geschieht heute über eine geeignete Tastatur/Anzeigeeinheit, die sich am FU befindet. Komplexe FU erlauben die Parametrierung auch über einen PC via RS232, RS485, USB oder sonst eine Schnittstelle. Fertige Datensätze lassen sich als Chipkarte einfach stecken, womit eine rationelle Parametrierung und ein schneller Austausch möglich werden. Einige Modelle können selbst die An

triebseigenschaften erfassen (häufig als «Autotune» bezeichnet) und ihre eigenen Regelparameter im Rahmen der Inbetriebnahme selbstständig messen. Zuweilen können sie auch programmierte Verfahrbewegungen selbstständig abarbeiten (Motion Control).

Bremsenergie vernichten, rückspeisen?Bei Antrieben mit grossen Massen bzw. Trägheitsmomenten muss zur Beschleunigung viel Energie aufgewendet werden. Im einfachsten Fall wird beim Bremsen die anfallende Energie verheizt. Wird der Motor, der durch einen Frequenzumrichter angesteuert wird, gebremst, erhöht sich die Zwischenkreisspannung. Sobald eine kritische Höhe erreicht ist, wird ein Bremswiderstand zugeschaltet, der die Kondensatorspannung auf eine Maximalspannung reduziert. Diese Heizenergie kann gewaltig sein und eine aufwendige Schaltschrankkühlung erfordern. Es können etwa 5 % der Geräteleistung als Dauerbremsleistung vernichtet werden. Für grössere Bremsenergien werden externe Bremswiderstände eingesetzt.

Sinnvoller ist natürlich, diese Bremsenergie aus generatorischem Motorbetrieb in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen. Auf diese Weise wird die thermische Belastung des Schaltschrankes und vielleicht klimatisierten Arbeitsraumes gering gehalten. Auch werden durch netzgeführte Energierückspeisung Bremswiderstände samt ihrer Projektierung, Montage, Verkabelung und Dokumentation überflüssig. Ebenfalls aus thermischen Gesichtspunkten muss der FU eine möglichst geringe Verlustleistung aufweisen. Moderne und wirtschaftliche IGBTLeistungsteile erreichen Wirkungsgrade von über 96 %, was die unmittelbar aneinandergrenzende Montage der FU erlaubt. Die Folge: Der Schaltschrank kann kleiner

ausfallen. Aktive Kühlung der Leistungsteile ist dennoch unverzichtbar. Wie bereits erwähnt, sind Direktumrichter physikalisch bedingt ohne weitere Zusatzmassnahmen in der Lage, Bremsenergie ins Netz rückzuspeisen.

Bei FU mit Spannungszwischenkreis ist das nur über einen zusätzlichen Wechselrichter möglich. Dieser arbeitet als netzgeführter Wechselrichter und wandelt die Gleichspannung des Zwischenkreises in eine netzsynchrone Wechselspannung um. Heute ist üblich, dass mehrere Frequenzumrichter über einen gemeinsamen Zwischenkreis verfügen und über einen Wechselrichter zur Rückspeisung der Bremsenergie aller Antriebe. Es ist aber auch möglich, einen FU für sich mit der Möglichkeit der Rückspeisung ins Netz herzustellen. Bild 3 zeigt das Prinzipschema. Deutlich wird, dass der passive Gleichrichter von Bild 2 durch einen aktiven, ebenfalls mit IGBTTransistoren ausgeführte Schaltung, ersetzt werden muss.

EMV-Problematik Es gibt drei Probleme beim Einsatz von FU: Die Emission starker elektromagnetischer Störfelder über die Motoranschlussleitungen, hohe Überspannungen in den Motoranschlussleitungen sowie grosse Ableit und Störströme. FU arbeiten mit steilen Schaltflanken, um die Verlustleistung zu minimieren und einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Bei IGBTFU für 400VNetzbetrieb (560 V Zwischenkreisspannung) schalten die IGBT innerhalb von rund 200 ns um. Dies führt zu einer Spannungssteilheit an den Motorleitungen von zirka 3 kV/µs. Eine typische kapazitätsarme Motorleitung ist ein gemeinsam abgeschirmtes, mehradriges Kabel, das rund 200 pF/m aufweist. Die Flankensteilheit führt zu Umladeströmen von etwa 0,6 A/m. Dies summiert sich bei langen Mo

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UV

W

L1L2L3

Wechselrichter Motor*Gleich- und Wechselrichter Netz

* Bei Energiebezug des Motors: Gleichrichterbetrieb Bei Rückspeisung des Motors: Wechselrichterbetrieb

3

Wird der passive Gleichrichter mit 6 Dioden beim FU durch einen aktiven Gleichrichter mit IGBT-Transistoren ersetzt, so kann dieser auch als Umrichter arbeiten und die Zwischen-kreisspannung ins Netz rückspeisen.


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torleitungen zu Umladeströmen bis zu 20 A auf, die auch bei Geräten kleiner Leistung fliessen und den Wechselrichter erheblich belasten. Bei langen Motorleitungen wachsen die Ströme aufgrund der Wellenausbreitung (5 ns/m) nicht weiter an.

Diese sehr hochfrequenten Ströme entspringen einer ausserordentlich leistungsstarken Quelle. Wenn diese Ströme nicht den Weg fliessen können, auf dem sie keinen Schaden anrichten, dann suchen sie sich ihren Weg über Metallkonstruktionen, Schaltungsteile, Steuerklemmen oder Feldbussysteme und verursachen massive Störungen. Die Abschirmung der Motorleitung muss grossflächig angeschlossen werden, die Erde des FU muss ebenfalls grossflächig mit der Metallkonstruktion (Klemmenschienen) im Schrank verbunden sein. Bei leistungsstarken FU sind diese Massnahmen ausserordentlich wichtig, ansonsten ist ein miserables EMVVerhalten zu erwarten. Kapazitätsarme, abgeschirmte Motorenkabel sind teuer, deshalb werden bereits heute rund 30 % aller geregelten Motoren mit einem direkt am Motor angeflanschten FU betrieben. Damit entfallen teure abgeschirmte Leitungen. Eine andere Möglichkeit besteht im externen Anschluss eines SinusAusgangsfilters direkt beim FU im Schaltschrank. Diese Filter sind allerdings teuer und beeinflussen das Regelverhalten des Motors nachteilig. Die Aufgabe von SinusAusgangsfiltern ist:

Motoren ohne abgeschirmte Motor•leitungen zu betreibenFU auch bei Motoren einzusetzen, •deren Wicklungsisolation nicht für Gleichstrompulse geeignet isthohe kapazitive Ableitströme zu •vermeidenLebenserwartung der Motorlager •zu erhöhenGeräusche im Motor zu reduzieren•Motoren mit langen abgeschirmten •Motorleitungen (> 100 m) zubetreiben

Ein einfacher Frequenzumrichter besteht netzseitig aus einem ungesteuerten Gleichrichter und einem GleichspannungsZwischenkreis mit Elektrolytkondensatoren als Energiespeicher (Bild 2). Das Netz (Spannungsquelle mit niedriger Impedanz) und der Zwischenkreis (Kondensatoren) werden mithilfe der Gleichrichterdioden aufeinandergeschaltet. Dies führt zu impulsartigen Ladeströmen (geringer Stromflusswinkel), die das Netz stark belasten. Es entsteht

eine hohe dritte Harmonische von 150 Hz (nur bei B2Brücken für Wechselstrom, 5. und 7. bei B6Brücken). Durch Vorschalten von Netzdrosseln (Bild 4) lassen sich die Netzrückwirkungen mildern, die zulässigen Grenzwerte für FU sind in EN6100032 festgelegt. Interessant ist hierbei, dass es keine Grenzwerte für FU mit einer Nennleistung von mehr als 1 kW gibt, während FU kleinerer Leistung Grenzwerte einhalten müssen.

Bei der Verwendung einer PWMTaktfrequenz im Hörbereich entstehen oft störende Geräusche. Diese werden durch mechanische Schwingungen der Motorwicklungen hervorgerufen, die sich mit der Pulsfrequenz magnetisch anziehen und wieder abstossen. Zur Vermeidung dieses Effektes wird die Pulsfrequenz auf über 16 kHz erhöht, was allerdings die Schaltverluste der IGBT erhöht. Bei kleineren FU ist eine hohe Pulsfrequenz üblich und je höher die Leistung, desto tiefer wird die Pulsfrequenz angesetzt.

FU nehmen aus dem speisenden Wechselstromnetz nur sehr geringe GrundschwingungsBlindleistung auf. Eine Kompensation ist deshalb nicht erforderlich. Wenn immer möglich nur kurze Leitungen vom FU zum Motor wählen. Das wirkt sich positiv auf das Antriebsverhalten aus. Steuerleitungen getrennt von der Motorleitung verlegen. Die Schaltfrequenz lässt sich teilweise einstellen. Für eine hohe Schaltfrequenz (16 kHz) sprechen die geringe Ge

räuschentwicklung und ein guter Sinusstrom, hingegen steigen die Verluste im FU. Es kann deshalb angebracht sein, die Schaltfrequenz auf 4 oder 8 kHz zu begrenzen.

Sicherheit im FU eingebautFrüher bewirkte ein Notstopp bei geregelten Antrieben erhebliche Probleme, wenn einfach deren Speisung abgeschaltet wurde. Ein anderes Problem ist der «sichere Einrichtbetrieb», bei dem die Maschine nur ganz langsam laufen darf. Solche Sicherheitsfunktionen sind heute in praktisch allen FU direkt integriert. Sie erleichtern die Umsetzung innovativer Maschinenkonzepte. Die lokale und direkte Reaktion auf signalisierte Gefahrensituationen beherrscht ein peripherieintegrierter Antrieb ebenso wie die sicherheitsgerichtete Kommunikation über den Profibus. Obwohl solche FU erheblich teurer sind, überwiegen insgesamt die Kostenvorteile, weil sich diese Funktionen zusammen mit der SPSKommunikation direkt über das Netzwerk realisieren lassen. Die wesentlich einfachere Handhabung und Planung führt zu einer spürbaren Senkung der Automatisierungskosten. Und dies nicht nur für den Maschinenbauer. Gute Serviceeigenschaften und ein hoher Grad an gleichen Komponenten führen auch beim Endanwender zu geringeren «Total Cost of Ownership». Das raschere Engineering verkürzt die Zeit von der Idee bis zur wirtschaftlichen Nutzung (Time to Market). Ein FU kann auch

EMV-Eingangsfilter für FU von Schurter.

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Frequenzen von über 50 Hz ausgeben. Bei sensiblen Anwendungen (Beispiele Kinderkarusselle oder Schleifscheiben) sollte durch eine externe Schutzeinrichtung dafür gesorgt werden, dass bei einer Störung keine gefährlichen Betriebszustände eintreten können.

Verlustleistung eines FUDie exakte Berechnung der Verluste eines FU ist anspruchsvoll. Es gibt aber Näherungsverfahren. Die folgenden Herleitungen basieren auf Angaben unter http://www.energie.ch/themen/industrie/fr der Firma Gloor Engineering, Sufers. Die allermeisten FU arbeiten mit 400 V. Es entstehen sowohl im Gleichrichter, Zwischenkreiskondensator als auch Wechselrichter Verluste.

Gleichrichter: Beim Gleichrichter sind immer zwei Dioden aktiv. Nimmt man 1.5 V Durchlassspannung pro Diode, gilt:

PG = 3 V ⋅ I

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Zwischenkreiselektrolytkondensator: Wenn wir von einer Drehstrombrücke ausgehen, wird der Zwischenkreiskondensator während einer Periode sechsmal geladen. Die Rippelspannung auf dem Zwischenkreiskondensator beträgt 300 Hz und lässt im Zwischenkreiskondensator einen recht hohen Wechselstrom fliessen. Mit guter Näherung gilt:

PELKO

= 0,4 V ⋅ IM

IGBTWechselrichter: Die Verluste im Wechselrichter setzen sich aus den Durchlass und Schaltverlusten der IGBTTransistoren zusammen. Die Durchlassverluste sind bestimmt durch die Sättigungsspannung des eingeschalteten IGBT, wobei immer zwei aktiv sind. Näherungsweise gilt hier der Zusammenhang:

PIGBT

= 6,5 V ⋅ IM

Die Schaltverluste sind von der Schaltgeschwindigkeit und von der Schalthäufigkeit fPWM abhängig. Typische Werte für die Schaltverlustenergie eines IGBT liegen im Bereich von 0.8 mJ⁄A:

PSchalt

= 0,8 mVs ⋅ ƒPWM

⋅ IM

Stromversorgung: Ein Schaltnetzteil realisiert aus der hohen Zwischenkreisspannung die Stromversorgung für die Elektronik und Lüfter. Hier gibt es

eine Komponente, die vom Motorstrom abhängig ist und es fällt auch ein Fixwert an. Es gilt näherungsweise:

PSV

= 0,1 V ⋅ IM + 8 W

Gesamtverluste eines typischen Frequenzumrichters mit dreiphasigem Eingang bei 400 V:

PFU

= (0,8 mVs ⋅ ƒPWM

+ 10 V)

⋅ IM + 8 W

Ein Motor von 11 kW nimmt einen Nennstrom von zirka 20 A auf. Seine Verluste betragen rund 1,5 kW.

Annahme: Der FU arbeitet mit 5 kHz. Seine Verluste betragen in diesem Fall:

PFU

= (0,8 mVs ⋅ 5000 s –1 + 10 V)

⋅ 20 A + 8 W = 288 W

Bemerkung: Der Frequenzumrichter verschlechtert den Motorwirkungsgrad, da die Motorströme Oberwellen aufweisen.

Echt Energie sparen mit FUUm das zu verdeutlichen, dient eine alltägliche Anwendung als Beispiel. Eine bestehende Lüftungsanlage ist für die Frischluftzufuhr in einer Tiefgarage zuständig und läuft 24 h am Tag. Der Lüftermotor (11 kW, 400 V, 23 A, 50 Hz, cos φ = 0,83), soll neu über einen FU mit 5 kHz Taktfrequenz drehzahlgesteuert betrieben werden. Der FU regelt die Frischluftzufuhr in der Garage so, dass der CO2Gehalt einen Maximalwert nicht überschreitet. Als Annahme gelten folgende vereinfachten Lastverhältnisse: Volllast 4 h⁄Tag, 50 % Teillast 12 h⁄Tag, abgeschaltet 8 h⁄Tag. Wirtschaftlich gesehen stellen sich folgende Fragen: In welchem Umfang reduzieren sich die Energiekosten pro Jahr und wie lange dauert es zur Amortisation der Investition?

Energieverbrauch der bestehenden Anlage:

W = P1 ⋅ t = 12,5 kW ⋅ 365 d⁄a ⋅ 24 h⁄d

= 109 500 kWh⁄a

EP = W ⋅ EPkWh

= 109 500 kWh⁄a ⋅ 0,1 Fr.⁄kWh

= 10 950 Fr.⁄a

Mit Frequenzumrichter (FUVerluste + zusätzliche Motorverluste durch Oberwellen betragen rund 330 W + 500 W):

Wvoll

= (PMot

+ PFU

) ⋅ tvoll

= (13 kW + 0,33 kW) ⋅ 4 h⁄d ⋅ 365 d⁄a

= 19 462 kWh⁄a

Im Teillastbereich von 50 % Motorleistung betragen die Verluste zirka 80 % der Nennverluste.

WTeil

= [0,5 ⋅ Pou

t + 0,8

⋅ (PVMot

+ PFU

)] ⋅ tteil

⋅ 365 d⁄a

= [0,5 ⋅ 1 kW + 0,8 ⋅ (2 kW + 0,33 kW)]

⋅ 12 h⁄d ⋅ 365 d⁄a = 32 254 kWh⁄a

Total aufzuwendende Energiekosten mit FU:

EP = WFU

⋅ EPkWh

= 5172 Fr.⁄a

Einsparung pro Jahr: 5778 Franken.

Dieser Einsparung stehen Investitionskosten (Umrichter, Steuerung und Installation) von rund Fr. 2500.– gegenüber. Damit wird klar, dass sich die Investition in einem halben Jahr amortisiert. Natürlich ist das nicht bei jedem Projekt der Fall, aber überall, wo sich Investitionen in weniger als 7 Jahren amortisieren, sollten diese getätigt werden. Unternehmen oder die öffentliche Hand tragen damit aktiv zum sorgfältigeren Umgang mit Energie bei.

FazitFU sind heute ausgereifte und günstige Geräte, die sich millionenfach bewährt haben. Ihre Anwendung ist einfach, sofern man die Regeln der EMVTechnik beachtet. Die Einsparung an Energiekosten durch das Ersetzen von ungeregelten Antrieben durch geregelte kann frappant sein und Investitionsrückzahlungen in wenigen Jahren erlauben, obwohl der FU selber ja auch Verluste generiert. Wie bei den Glühlampen wird es demnächst ein Verbot für schlechte Normmotoren geben, Stichwort Energiesparmotor www.energie.ch/at/asm/beispiel/eff.htm und http://www.topmotors.ch. FU decken heute einen Leistungsbereich von 50 W bis zu einigen MW ab. Bedingt durch das schnelle Schalten hoher Ströme, zählen FU zu den bedeutendsten Störquellen in elektrischen Installationen. Ein spezieller Dank gehört Rolf Gloor, [email protected], denn er hat diesen Beitrag auf Richtigkeit kontrolliert und Verbesserungen eingebracht.


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Neues Instrument baut Hürden ab

Wettbewerbliche AusschreibungenDie Beleuchtung auf LED umstellen oder alte Elektromotoren, Pumpen, Klimaanlagen und Elektroboiler durch mo-dernste Anlagen ersetzen: Dies sind nur einige Beispiele für Vorhaben, die zwar viel Strom sparen, aber für Unter-nehmen und Private oft schlicht zu teuer sind. Um diese Hürde abzubauen, setzt die Schweiz auf wettbewerbliche Ausschreibungen.

Medard Heynen und Andreas Mörikofer*

Jede eingesparte Kilowattstunde Strom muss gar nicht erst produziert werden. Das ist nicht nur billiger, sondern stärkt auch die Versorgungssicherheit. Im Be-reich elektrischer Verbraucher – Haus-haltgeräte, elektronische Geräte oder Elektromotoren – gibt es eine Reihe von gesetzlichen Vorschriften, die nur noch effiziente Geräte auf den Markt lassen. In Sachen Stromsparen bleibt aber neben gesetzlichen Vorgaben ein erheblicher Spielraum für weitere Effi-zienzmassnahmen. Genau hier setzt

das neue Instrument der wettbewerbli-chen Ausschreibungen an. Im Rahmen eines geregelten Ausschreibungsver-fahrens werden Stromeffizienzmass-nahmen finan ziell unterstützt. Geför-dert werden jeweils Vorhaben mit dem besten Kosten-Nutzen-Verhältnis. Den Zuschlag erhalten Projekte und Pro-gramme mit Massnahmen, welche am günstigsten Kilowattstunden einsparen – unter der Bedingung, dass sie «addi-tional» sind. Das heisst: Es werden nur Projekte und Programme unterstützt, welche ohne Förderbeitrag nicht reali-siert würden.

Hürden abbauenBei wettbewerblichen Ausschreibungen geht es darum, dort Investitionshemm-nisse zu beseitigen, wo effizienzsteigern-de Massnahmen für Unternehmen nicht wirtschaftlich sind.

Zudem soll die Marktreife neuer Technologien durch gezielte Investiti-onsbeiträge gefördert werden. Die Fi-nanzierung erfolgt durch einen Zuschlag auf die Übertragungskosten des Hoch-spannungsnetzes wie bei der kostende-ckenden Einspeisevergütung (KEV, sie-he Beitrag Seite 10).

Einsparungen durch wettbewerbliche Ausschreibungen 2010 nach Branchen (oben) und nach Stromverbrauchern (unten).

34% DL, GW, LW

65% IN-Industrie

1% HA-Haushalt

Bewilligte Projekte nach Sektoren

62% DL, GW, LW

15% IN-Industrie

23% HA-Haushalt

Bewilligte Programme nach Sektoren

19% andere

38% mech. Prozesse

21% Geräte für Haushalt & Gewerbe

17% ICT

5% Warmwasser

Bewilligte Programme nach technischer Ausrichtung

1% andere

2% mech. Prozesse

40% Kälte

2% übrige Haustechnik

55% Beleuchtung

Bewilligte Projekte nach technischer Ausrichtung

65% Industrie 15% Industrie

1% Haushalt 23% Haushalt

34% Dienstleistung, Gewerbe, Landwirtschaft

62% Dienstleistung, Gewerbe, Landwirtschaft


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Neun Millionen für die besten StromsparerIm Rahmen der ersten wettbewerbli-chen Ausschreibungen 2010 haben erste Projekte und Programme zum Stromspa-ren im Industrie- und Dienstleistungs-bereich sowie im Bereich privater Haus-halte den Zuschlag erhalten. Insgesamt werden 2011 Jahr rund 15,5 Millionen Franken an Förderbeiträgen ausgeschüt-tet. Die Ausschreibungen, welche fortan jährlich stattfinden, lösten grosses Inter-esse aus. Das thematische Spektrum der eingereichten Projekte reicht von opti-mierten Beleuchtungs-, Lüftungs- und IT-Systemen über effizientere mechani-sche Antriebe bis zum Smart Metering. Neben verschiedenen Projekten wurden auch Programme zur Förderung vorge-schlagen. Darunter ist ein Programm zur Förderung des Einsatzes hocheffizi-enter Elektromotoren, aber auch Mass-nahmen zur Selbstkontrolle des Strom-verbrauchs von Haushalten, der Ersatz von Elektroboilern durch Wärmepum-

Das Programm EASY fördert Investitio-nen in effizientere elektrische Antriebe in der Industrie. Die Hemmnisse dieser technologisch sinnvollen Investitionen sind die kostspieligen und zeitaufwendi-gen Voruntersuchungen, welche für die genaue Planung und Durchführung der Effizienzmassnahmen unerlässlich sind. EASY fördert sowohl die Voruntersu-chungen als auch die effektive Umset-

zung der Effizienzmassnahmen. Ziel ist, bei fünf Betrieben mit zwischen 10 und 50 Gigawattstunden jährlichem elektri-schem Energieverbrauch insgesamt etwa 200 Antriebssysteme energetisch zu ver-bessern.

www.topmotors.ch/Foerderprogramm_Easy

EASY – Effizienz für Antriebssysteme

Offene Kommunikation bei Smart-Metering Siemens Energy öffnet im Januar 2011 sein bisher proprietäres Distribution-Li-ne-Carrier-Kommunikationsverfahren (DLC), das als Kommunikations kanal für Stromzählerdaten das Niederspannungs-netz nutzt. Mit der Öffnung des DLC-Kommunikationsprotokolls setzt Sie-mens ein Zeichen in Richtung offene Kommunikation bei Smart Meters und macht damit den ersten Schritt zur Etab-lierung eines neuen Standards für eine hoch verfügbare Zählerdatenkommuni-kation via Powerline. Als Schlüsselkom-ponente eines intelligenten Stromversor-gungsnetzes bietet Siemens durchgängi-ge Lösungen an. Wichtige Bestandteile sind intelligente Stromzähler (Smart Me-ter), die Verbrauchs daten oder Lastprofi-le entweder über Telekommunikations-leitungen oder das Niederspannungsnetz an eine zentrale Datenverarbeitungsstelle übertragen können.

Für dieses automatische Fernauslesen der Stromzähler über das Niederspan-nungsnetz hat Siemens ein eigenes Dis-tribution-Line-Carrier-Kommunikati-onsprotokoll entwickelt, das auf einem Spread-Spectrum-Signalmodulations-verfahren basiert. Dieses Modulations-verfahren macht die Kommunikation gegenüber Störsignalen und Verzerrun-gen nahezu unempfindlich. Damit sorgt das Protokoll dafür, dass Smart-Mete-ring-Lösungen innerhalb eines Smart Grids reibungslos funktionieren. Mit

der Offenlegung seines bisher proprie-tären DLC-Kommunikationsverfahrens ermöglicht Siemens Energieversorgern, innerhalb des AMIS-Smart-Metering-Systems jetzt auch intelligente Strom-zähler anderer Hersteller einzusetzen.

Das DLC-Kommunikationsverfahren beherrscht alle Veränderungen der physi-kalischen Kommunikationsparameter ei-nes Niederspannungsversorgungsnetzes wie Signaldämpfung, Rauschen, Netzstö-rungen, Signalverkopplungen und Ände-rungen der Netzkonfiguration. Damit er-möglicht es eine nahezu hundertprozen-tige Verfügbarkeit dieser Kommuni- kationstechnik. Darüber hinaus bietet das Verfahren genügend Spielraum für die Integration zukünftiger Smart-Grid-Funktionen und lässt sich in eine bereits existierende Netzautomatisierungsstruk-tur einbinden, die auf IEC-Protokollen basiert.

Mit der zunehmenden Einspeisung regenerierbarer Energiequellen ins Netz und dem dadurch steigenden Bedarf, den Verbrauch zu steuern, werden sich die intelligenten Energieverbrauchszäh-ler mehr und mehr zu einer multifunktio-nalen Smart-Grid-Komponente entwi-ckeln. Zähler, die auf einer digitalen Signalprozessor-Architektur (DSP) ba-sieren, ermöglichen die Weiterentwick-lungen von Smart-Grid-Kommunika-tionsprotokollen oder Messfunktionen der Zähler selbst, zum Beispiel die Mes-sung von Netzparametern oder Kom-munikationsfunktionen innerhalb eines Haushaltes. Das DLC-Kommunikati-onsprotokoll wurde unter anderen bei Smart-Metering-/Smart-Grid-Lösun-gen der Arbon Energie AG erfolgreich eingesetzt.

www.siemens.ch

penboiler, ein nationales Bonuspro-gramm zur Förderung von energieeffizi-enten Elektrogeräten oder eine inter-netbasierte Energiedatenanalyse und Nutzersensibilisierung.

Den Zuschlag und damit einen Teil der insgesamt neun Millionen Franken an Fördergeldern haben die Eingaben mit dem besten Kosten-Nutzen-Ver-hältnis erhalten. Bei den Projekten, die mit Förderbeiträgen von total 2,6 Mil-lionen Franken gefördert werden, reicht die Spanne von 0,4 Rp.⁄kWh bis 21,1 Rp.⁄kWh

(Durchschnitt 2,3 Rp.⁄kWh). Programme wurden insgesamt mit 6,4 Millionen Franken unterstützt. Bei Ihnen liegt die Förderung zwischen 0,96 Rp.⁄kWh und 2,07 Rp.⁄kWh (Durchschnitt 1,5 Rp.⁄kWh).

* [email protected] [email protected]

Wettbewerbliche Ausschreibungen 2011Eingabefrist für Projekte: 18. 2. 2011Eingabefrist für Programme: 28. 2. 2011www.prokilowatt.ch


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fliessen.Energie

Wo fliesst Ihre Energie? Finden Sie’s raus – Infos zum Einstieg bei der

BKW-Gruppe gibt es unter:

www.bkw-fmb.ch/karriere

Das intelligente Gebäude der Zukunft wird energieeffizient

Die Häuser der Zukunft werden intelli-genter und effizienter. Das bedeutet nicht, dass die Technik den Bewohner bevor-mundet – er bleibt der Herr im eigenen Haus. Intelligente Technik kann den Nut-zer jedoch unterstützen, die wichtigen Entscheidungen zu treffen, um sein Haus energieoptimal und effizient zu betreiben. Und Effizienz hat Zukunft: Weniger Ver-brauch und weniger Kosten zahlen sich aus. Für Mensch und Umwelt. Vorausset-zung dafür: der aktive Austausch der aktu-ellen Verbrauchsdaten zwischen Endver-braucher und Energieversorger.

SmartElectricity erfasst den gesamten Energieverbrauch im Haus. Und nicht nur das: SmartElectricity berücksichtigt auch die Energieerzeugung – beispiels-weise durch Solarsysteme oder Wind-kraftanlagen. Intelligente Zähler sam-meln die Verbrauchsdaten aller Primär-energiearten wie Strom, Gas und Wasser. Das EnergieDaten-Gateway (MUC-C) von Busch-Jaeger organisiert die Kom-munikation aller Erfassungsgeräte, sorgt für die Übermittlung der Verbrauchs-daten an den jeweiligen Energieversor-ger, und die intelligente Haussteuerung übernimmt schliesslich das individuelle Energiemanagement. Das intelligente Haus wandelt sich, indem sich der Schwerpunkt von Komfort und Sicher-heit in Richtung Transparenz und Effizi-enz verschiebt.

SmartElectricity – das ist zunächst der aktive Austausch von aktuellen Ver-brauchsdaten. Übermittelt per Funk, Te-

lefon- oder Stromnetz. Die direkte Ver-netzung mit dem Energieversorger macht eine Kommunikation in zwei Richtungen möglich: Der Endkunde übermittelt sei-ne aktuellen Verbrauchsdaten und wird im Gegenzug zeitnah über aktuelle Stromtarife und Preisprognosen infor-miert. Alle gesammelten Werte bilden die Grundlage der täglichen Energiebilanz und sind Voraussetzung für Massnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz in den eigenen vier Wänden. Zum Beispiel durch das Abschalten von verbrauchsin-tensiven Elektrogeräten, wenn der Strom besonders teuer ist.

Das intelligente Haus hat in jedem Raum seine Sensoren. Sind Personen im Raum, werden Licht und Wärme auto-matisch angepasst. Je nach Sonnenstand reagieren die Jalousien. Wird das Fens-ter zum Lüften geöffnet, schaltet sich die Raumheizung automatisch ab. Zu später Stunde regelt die Nachtabsen-kung der Heizungsanlage die Tempera-tur. Waschautomat und Spülmaschine laufen nur dann, wenn der Strom beson-ders günstig ist. Und in Zukunft lädt das Elektroauto seine Batterien, wenn die Windkraftanlagen auf Hochtouren lau-fen und viel Strom zur Verfügung steht.

Vieles davon ist heute schon möglich. Um alles andere umzusetzen, benötigt man vor allem intelligente Stromnetze, die Smart Grids. Ohne Smart Grids wird man erneuerbare Energien nicht im richtigen Augenblick und an der richten Stelle nut-zen können. Die entsprechende Technik

dafür ist bereits verfügbar. Es fehlen flexi-ble Stromtarife, die den Anreiz bieten, das System effizient zu nutzen.

E-Energy, ein Förderprojekt des Bun-desministeriums für Wirtschaft und Tech-nologie, schliesst die letzte Lücke im Netz. Es beinhaltet die umfassende digi-tale Vernetzung, die computerbasierte Überwachung, die Visualisierung sowie die Steuerung und Regelung des Gesamt-systems der Energieversorgung. Wesent-licher Bestandteil dieses Konzeptes in Haus und Gebäude ist der EEBus.

Diese auf dem weltweiten KNX- Standard aufsetzende Bus-Technologie hat die Aufgabe, die technische Ener-gieinfrastruktur auf der Basis einer durchgehenden digitalen Inhouse-Ver-netzung intelligent zu kontrollieren und zu steuern. Der EEBus stellt sicher, dass der Informationsaustausch zwischen Energieversorger und elektrischen Ge-räten im Haus standardisiert erfolgt. Es ist wichtig, dass sich Hersteller auf einen Standard einigen und so ermöglichen, dass die Geräte im Haus tatsächlich mit-einander kommunizieren können. Da-durch können die Geräte automatisch intelligente Signale vom Stromnetz ver-arbeiten und so den Kundennutzen stei-gern. Das Haus wird aktiver Bestandteil eines Smart Grid und trägt wesentlich zur Realisierung der Klimaziele bei.

www.abb.comwww.busch-jaeger.de

SmartElectricity von ABB sorgt für einen intelligenten und effizienten Austausch zwischen dem Stromnetz und den Verbrauchern im Haus.


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Kabelverschraubungen

Kunststoffmetrisch/PG

Messing metrisch/ PG/BSP/Gas

INOX metrisch/PG

Schrumpf-Kabelverschraubungen

EMV-Verschraubungen

Knickschutz metrisch/PG

ATEX-Verschraubungen

Mehrfach-Verschraubungenmetrisch/PG

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Energie-Management für Verbraucher und Unternehmen

Die neue Cisco Home Energy Manage-ment-Lösung zeigt Energieverbrauchs-daten und bietet einfach handhabbare Steuerungstools, um Stromverbrauch so-wie Kosten durch intelligente Energie-nutzung signifikant zu senken. Kernstück ist der Home Energy Controller CGH-100 – ein Touch-Screen-Gerät, das mit haustechnischen Geräten kommuniziert, beispielsweise Smart Metern, Thermos-taten, Kühlschränken oder Warmwasser-bereitern. CGH-100 arbeitet nahtlos mit verschiedenen Netzwerkprotokollen zu-sammen, darunter dem Wireless LAN-Standard Wi-Fi (IEEE 802.11x) und dem Funkschalter-Protokoll ZigBee (IEEE 802.15.4). Mit der Home Energy Ma-nagement-Lösung können Energiever-sorger ihren Smart Meter-Investitionen zusätzlichen Mehrwert abgewinnen, in-dem sie ihren Kunden neuartige Steue-rungstools anbieten, die den Verbrauch bis auf Geräteebene hinab optimieren. Auch neue Preis- und Geschäftsmodelle werden möglich, etwa ein anbieterseiti-ger Energiemanagementservice.

Die Lösung umfasst Richtlinien und Optimierungsregeln, die Echtzeitdaten mit protokollierten Verbrauchsmustern für jedes angeschlossene Einzelgerät kombi-nieren. Cisco bietet in diesem Zusammen-hang einen gehosteten Software-Service an, mit dem Versorgungsunternehmen derartige Dienstleistungen zeitgleich für Tausende Haushalte erbringen können.

Der Network Building Mediator Mana-ger 6300 ist ein Eckpfeiler der Smart Con-nected Building-Architektur von Cis co. Dahinter steht die Vision einer grundle-gend neuen Art und Weise, wie Häuser in Zukunft gebaut, genutzt und unterhalten

werden. Unternehmen können damit ver-teilte Gebäudenetzwerke unterschiedli-chen Typs aggregieren und einheitlich managen. Die komplette Leittechnik ver-schiedener Gebäude lässt sich zentral aus einem übergeordneten Enterprise-Portal steuern. Via IP-Netzwerk stehen erstmals Status-Informationen aus Systemen sämt-licher Gebäude in Echtzeit zur Verfügung – über jede beliebige geografische Entfer-nung hinweg. Die Lösung hilft, sowohl den Gesamtenergieverbrauch als auch un-geplante Systemstillstandzeiten zu redu-zieren. Das Management kritischer Syste-me erfolgt dabei präventiv.

Zentral ist ein Navigator, der sämtliche Systemvorgänge unternehmensweit sicht-bar macht. Zudem verbessert ein globales Alarm-Feature die Reaktionsfähigkeit, bevor Störungen eintreten. Diesem Ziel dient ein Richtlinien- und Regelwerk, das für alle angeschlossenen Gebäude gilt. Management und Betriebsprozesse wer-den vereinheitlicht und auf globaler Ebe-ne standardisiert, was zu höherer Effizi-enz und sinkenden Kosten führt. Grafisch aufbereitete Statusseiten bieten dabei un-mittelbar Einblick in Heizung, Lüftung, Klimatechnik, Beleuchtung oder Smart Meter-Installationen. Der Network Buil-ding Mediator kann weitere Funktionen steuern, zum Beispiel Performance-Opti-mierung sowie Security-Features. Ausser-dem sind deutlich mehr Automationspro-tokolle integriert, darunter BACnet (Buil-ding Automation and Control Networks) oder auch verschiedene Bussysteme aus dem vernetzten Wohnen.

www.gruene-it.orgwww.cisco.ch


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Grenzen der Wirkungsgraderhöhung durch verbesserte Schmierung

Schmierung: verbessert sich Wirkungsgrad?Eine gute Schmierung von Wälzlagern und Untersetzungsgetrieben gehört zum Stand der Technik. Qualitativ hochstehende Schmierstoffe mit Zusätzen (Additive) zur Verminderung von Reibung und Verschleiss sind marktüblich. Bringen Sonderschmierstoffe signifikant verbesserte Wirkungsgrade?

Helmut Greiner

Vorweg gesagt, Sonderschmierstoffe und/oder spezielle Additive bewirken in Wälzlagern keine nennenswerte Erhö-hung des Wirkungsgrades von Dreh-strommotoren. Auch in Stirnrad-Unter-setzungsgetrieben ist keine messbare Verbesserung des Getriebewirkungsgra-des festzustellen, hingegen in Schne-ckengetrieben sind Wirkungsgradver-besserungen bis zu 10 Prozentpunkten festzustellen. Wichtigste Aufgabe der Schmierung ist die Verminderung der Reibung. Durch Schmierung werden Verluste gesenkt und der Wirkungsgrad verbessert. Welche Möglichkeiten und Grenzen bestehen für schmiertechni-sche Massnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrades und zur Verminderung des Energieverbrauchs? Im Rahmen dieses Beitrages wird davon ausgegan-gen, dass Elektro- und Getriebemoto-ren nach dem heutigen Stand der Tech-nik mit den am Markt erhältlichen hochwertigen Schmierstoffen ge-schmiert werden. Die nachfolgende Be-trachtung bezieht sich auf Drehstrom-motoren mit Käfigläufer im Bereich ge-

normter Baugrössen, wahlweise mit an-gebautem Stirnrad- oder Schneckenge-triebe.

Verlustanteil der LagerreibungBei der Versuchsreihe zur «Trennung der Verluste» werden im Allgemeinen die Anteile für Ventilation und Lagerrei-bung als VV+R zusammengefasst. Für die Bewertung der Möglichkeit einer Wir-kungsgradverbesserung durch geänderte Lagerschmierung genügt eine grobe Aufteilung zu je 50 % für Ventilation und Reibung gemäss Bild 1. Wenn die Lagerreibung rund 50 % der gesamten Verluste VV+R ausmacht, so gilt:

Nach einer weiteren, sehr optimisti-schen Annahme soll es möglich sein, die Lagerverluste durch bessere Schmie-rung zu halbieren; also

Mit verbesserter Schmierung betra-gen die Verluste für Ventilation und Reibung

Für den Wirkungsgrad gilt:

Drückt man VV+R als prozentualen An-teil A an den Gesamtverlusten ∑V aus (wie in Bild 1 dargestellt), so gilt in all-gemeiner Form:

PN Abgabe des Motors (kW)∑V Gesamtverluste (kW)VR Lagerverluste (kW)A Anteil VV+R/∑V (%)η WirkungsgradIndex 1 «normale» SchmierungIndex 2 «verbesserte» SchmierungVV+R Ventilation und Reibung (kW)

R1VR1 V · 0,5 V Nach einer weiteren, sehr optimistischen Annahme soll es möglich sein, die Lagerverluste durch bessere Schmierung zu halbieren; also

R1VR1R2 V · 0,25 V · 0,5 V Mit verbesserter Schmierung betragen die Verluste für Ventilation und Reibung

R1VR2V V · 0,75 V Für den Wirkungsgrad gilt:

VPP

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Drückt man VV+R als prozentualen Anteil A an den Gesamtverlusten ∑V aus (wie in Bild 1 dargestellt), so gilt in allgemeiner Form:

10025,0100 AVP

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PN Abgabe des Motors (kW) ∑V Gesamtverluste (kW) VR Lagerverluste (kW) A Anteil VV+R/∑V(%) η Wirkungsgrad Index 1 «normale» Schmierung Index 2 «verbesserte» Schmierung VV+R Ventilation und Reibung (kW) Beispiel Untersetzung i = 40: • Wirkungsgrad eines Schneckengetriebes mit Sonderschmierung:

• Wirkungsgrad eines 2-stufigen Zahnradgetriebes mit üblicher Schmierung:

96%

max 76% 10% 86%




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10025,0100 AVP

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96%

max 76% 10% 86%




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96%

max 76% 10% 86%




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96%

max 76% 10% 86%




VPP

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96%

max 76% 10% 86%

1 Empirische Aufteilung der Verluste für Ventilation (V) und Lagerreibung (R).

2 Wirkungsgraderhöhung (Δη) in Prozentpunkten bei einer fiktiven Halbierung der Reibungsverluste in den Wälzlagern von 4poligen DrehstromAsynchronmotoren im Bereich der Bemessungsleistungen 0,12 ...110 kW.

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Unsere Control PRO Serie hat alles, was Sie brauchen um das Licht jedes Gebäudes mit energieeffizienter Sensortechnik zu automatisieren. Höchste Energieeffizienz, perfekt funktionierende Technologie. Präsenzmelder von STEINEL Professional.

• Präsenzmelder mit höchster Erfassungspräzision(4800 Schaltzonen)

• präzise quadratische Erfassung

• exakte Reichweiteneinstellung

• schnelle Installation, komfortable (Fern-)Bedienung

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ZahlenbeispielWir wollen einmal das Erhöhungspotenzial des Wirkungsgrades (Δη) durch verbesserte Lager-schmierung ausloten und gehen dabei von einer optimistischen Annahme aus, dass sich die Lager-reibung halbieren lässt. Tabelle 1 und Bild 2 zeigen den Sachverhalt mit konkreten Zahlen. Das «Po-tenzial» für eine Erhöhung des Wirkungsgrades von Elektromotoren durch verbesserte Schmierung ist äusserst gering; es ist:

messtechnisch nicht verifizierbar•energietechnisch vernachlässigbar.•

Verbesserte ZahnradschmierungDie Übertragungsverluste von Zahnradverzahnun-gen werden in der Literatur und in Herstellerkata-logen mit etwa 2 % pro Stufe angegeben. Bei klei-nen Bau grössen liegt der relative Anteil der Verlus-te etwas höher; die Untersetzung ist gemäss Bild 3 ohne nennenswerten Einfl uss. Zu dieser Gruppe gehören zum Beispiel folgende Getriebebauarten:

geradverzahnte Stirnradgetriebe•schrägverzahnte Stirnradgetriebe•doppelt schrägverzahnte Stirnrad getriebe•Zahnstangenstirnradgetriebe•Innenverzahnung•geradverzahnte Kegelradgetriebe•spiralverzahnte Kegelradgetriebe•

Welche Faktoren an den Gesamtverlusten eines Zahnradgetriebes in typischen Prozentwerten be-teiligt sind, zeigt Bild 4. Mit verbesserten Schmier-stoffen zur Verminderung der Reibung können die Verlustanteile der Zähne und Lager unter optimis-tischen Annahmen bestenfalls um etwa 1⁄3 reduziert werden (Bilder 4 und 5). Die relativ hohen Plansch-verluste (20 %) könnten theoretisch durch «Opti-mierung» der Eintauchtiefe der Räder reduziert werden. Diese gezielte Massnahme mag bei statio-nären Grossgetrieben mit elektronischer Ölstands-überwachung anwendbar sein – sie verbietet sich bei Seriengetrieben oder Getriebemotoren, weil schon bei geringer Schräglage oder bei Schmier-stoffverlust (z. B. bei geringer Leckage) die Schmierstoffversorgung am Zahneingriff infrage gestellt sein kann.

Die Verlustbilanz in Bild 4 und einer Tabelle zeigt, dass sich unter den gemachten Annahmen die Gesamtverluste bei verbesserter Schmierung auf etwa 80 % vermindern lassen. Eine direkte messtechnische Erfassung der geringen Änderun-

Tabelle 1: Zahlenbeispiel: Erhöhung des Wirkungsgrades (Δη) durch verbesserte Lagerschmierung (Optimistische Annahme: Halbierung der Lagerreibung (siehe auch Bild 2).

PN kW 0,12 1,1 11 110

η1 % 55 78 88 95

Vges1 kW 0,0982 0,31 1,5 5,79

A % 1,5 2 5 10

Vges2 kW 0,0976 0,3085 1,4813 5,645

η2 % 55,15 78,1 88,13 95,12

Δη %Punkte 0,15 0,1 0,13 0,12


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Literaturhinweise:1 Bartz, W. J.: Getriebeschmierung

Expert-Verlag (1989).2 Heck, C.: Technische und wirt-

schaftliche Vorteile synthetischer Getriebeschmierstoffe Vortrags-manuskript für die TAE (1994).

3 Greiner, H.: Energie sparen mit Getriebemotoren: Sonderdruck SD 3407 der Firma Danfoss Bauer GmbH, Esslingen.

Erwärmung eines Schneckengetriebes im Dauerversuch MotorGeneratorBetrieb: a) Schneckengetriebe am «Motor» b) Stirnradgetriebe am «Generator» Gleiche Leistung «P» an den Arbeitswellen

mit üblichen Mineralölen erreichbaren Wirkungsgraden.

Beispiel Untersetzung i = 40:Wirkungsgrad eines Schnecken-•getriebes mit Sonderschmierung:

Wirkungsgrad eines 2-stufigen Zahn-•radgetriebes mit üblicher Schmierung:Das Zahnradgetriebe bietet also bei

diesem Vergleich mindestens einen um 10 Prozentpunkte günstigeren Wir-kungsgrad. Die thermischen Auswirkun-gen werden aus Bild 8 im praktischen Versuch deutlich: Bei diesem als Motor-Generator-Betrieb angesetzten Dauer-versuch liegt die Gehäusetemperatur des Schneckengetriebes etwa doppelt so hoch wie die des Stirnradgetriebes; die Erwärmung über Raumtemperatur ist etwa 2- bis 3-fach. Für viele Anwender sind daher die Vorteile bei Energiekos-ten, Betriebstemperatur und Lebens-dauer ausschlaggebend für die Wahl ei-nes Zahnradgetriebes. Wenn allerdings andere Gründe – z. B. Laufruhe, Über-lastbarkeit, Rücklaufhemmung – die Wahl eines Schneckengetriebes erfor-dern, so ergeben sich durch die Verwen-dung von synthetischen Ölen deutliche Vorteile.




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gen erscheint äusserst schwierig. Rech-nerisch ergeben sich gemäss Bild 6 Ver-besserungen des Wirkungsgrades von 0,5 bis 1,5 Prozentpunkten.

Verbesserte SchneckenschmierungSchneckengetriebe haben konstrukti-onsbedingt einen hohen Gleitanteil in der Verzahnung, der mit höherer Unter-setzung aufgrund der geometrischen Gegebenheiten zunimmt. Die Angaben für den Nennwirkungsgrad von Schne-ckengetrieben sind je nach Hersteller und Bauart unterschiedlich; Richtwerte für den Wirkungsgrad bei Schmierung mit Mineralöl (η) sowie die bei Schmie-rung mit synthetischem Öl erreichbaren Wirkungsgradverbesserungen (Δη) sind Bild 7 zu entnehmen. An den Gesamt-verlusten von Schneckengetrieben sind beteiligt:

Schraubwälzreibung (Gleitreibung)•Planscharbeit•Lagerreibung•Dichtungsreibung•

Schon bei kleinen Untersetzungen überwiegt die Gleitreibung; sie wird bei mittleren und höheren Untersetzungen zum bestimmenden Anteil. Verbesserte Schmierstoffe (z. B. synthetische Öle

statt Mineralöl) können die Gleitrei-bung deutlich reduzieren und damit den Getriebewirkungsgrad nennens-wert (z. B. nach neueren Literaturanga-ben und Messungen um bis zu 10 ...15 Prozentpunkte) verbessern. Änderun-gen dieser Grösse sind messtechnisch nachweisbar – sie führen auch zu einer verminderten Betriebstemperatur und zu einer verlängerten Lebenserwar-tung. Die genannten Zahlen entspre-chen dem derzeitigen Stand der Schmiertechnik und den Herstelleran-gaben. Weitere Verbesserungen sind angesichts der prinzipbedingten, relativ hohen Verzahnungsverluste bei Schne-ckengetrieben nicht unmittelbar zu er-warten.

Zahnradgetriebe – SchneckengetriebeJe nach Einsatzart und täglicher Lauf-zeit lassen sich durch den Einsatz von synthetischen Ölen mit der Wirkungs-gradverbesserung von Schneckengetrie-ben bemerkenswerte relative Einsparun-gen von Energie und Stromkosten er-rechnen. Es bleibt aber auch mit schmiertechnisch verbessertem Wir-kungsgrad vor allem bei mittleren und höheren Untersetzungen ein deutlicher Abstand zu den bei Zahnradgetrieben

Abk. Art Verlustanteil in %

Schmierung

normal verbessert

ZN Zähne bei Belastung 50 33

LN Lager bei Belastung 10 7

ZO Zähne im Leerlauf 2 2

LO Lager im Leerlauf 5 5

P Planschen 20 20

D Wellendichtungen 10 10

U Zusatz 3 3

Gesamt 100 80

Schmierung normalZN 50%

LN 10%

ZO 2%

LO 5%P 20%

U 3%

D 10%

Komponenten der Getriebeverluste bei ölgeschmierten Stirnradgetrieben; Verlustbilanz der Gesamtverluste bei normaler und verbesserter Schmierung.

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Richtwerte für den Nennwirkungsgrad (η) und die erreichbaren Verbesserungen (Δη) von Schneckengetrieben in Abhängigkeit von der Untersetzung (i). Quelle: [2].

Richtwerte für die Verbesserung (Δη) des Getriebewirkungsgrades (η) bei Verminderung der lastabhängigen Verlustanteile auf 2⁄3. Zahnrad getriebe mit 1... 4 Stufen.

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Richtwerte für den Wirkungsgrad von Zahnraduntersetzungsgetrieben mit 2 ... 4 Stufen (H2, H3, H4); Untersetzungen i = 10 ...1000.

Richtwerte für die Reibungszahlen (μ) verschiedener Schmierstoffsorten [1]. MIN = Mineralöle, TSY = teilsynthetische Öle, SYN = synthetische Öle.

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Brandschottungen als wichtige Brandschutzmassnahme

Brandausbreitung wirksam verhindernModerne Gebäude haben eine umfassende Leitungsstruktur für Energie und Kommunikation. Diese tragen aber erheblich zum Risiko der Brandentstehung und der Brandweiterleitung bei. Das führt dazu, dass mit allen Mitteln versucht werden muss, das Brandrisiko klein zu halten und die Gefahr der Ausweitung des Feuers zu begrenzen.

Rico De Boni

Durch Brandmauern und Abstände wur-de schon in alten Zeiten versucht, einen Brand auf einen möglichst kleinen Raum zu beschränken. Leitungsführun-gen senkrecht oder waagrecht durch das Gebäude können Feuer und Rauch blitzartig verteilen (Bild 1). Das muss verhindert werden. Ein Brandschutz-konzept kann aber nur dann wirkungs-voll sein, wenn die für den Bau des Ge-bäudes notwendigen Öffnungen sicher geschlossen sind und auch eine ausrei-chende Feuerwiderstandsdauer aufwei-sen. Brandabschottung ist die Bezeich-nung für alle technischen Massnahmen unter Einsatz geeigneter Mittel, Wand- oder Deckendurchbrüche für haustech-nische Installationsleitungen (Rohr-durchführungen, Rohrleitungen, Elekt-roinstallationen), derart abzuschotten, dass es zu keiner Ausbreitung des Feu-ers in die benachbarten Brandabschnit-te kommt. Die VKF Brandschutznorm und auch die Installationsnormen NIN legen darum fest:

VKF Brandschutznorm Art. 35In brandabschnittsbildenden Bauteilen •sind Durchgänge und andere Öffnun-gen mit feuerwiderstandsfähigen Brandschutzabschlüssen abzuschlies-sen.In brandabschnittsbildenden Bau teilen •sind Durchbrüche, Leitungsdurchfüh-rungen und Installationsschächte mit feuerwiderstandsfähigen Abschottun-gen dicht zu verschliessen.Der Feuerwiderstand von Brand-•schutzabschlüssen und Abschottungen beträgt mindestens 30 Minuten.

NIN 5.2.7.2 Abschottungen von Leitungs-durchbrüchenDurchbrüche für Leitungen in Teilen der Gebäudekonstruktion (Fussböden, Wän-de, Dächer, Decken, Zwischenwände, Hohlwände usw.) müssen nach der Durch-führung der Leitungen so abgeschottet werden, dass sie der vorgeschriebenen Feuerwiderstandsdauer des jeweiligen Gebäudeteils entsprechen. Während der Errichtung von Leitungen können vor-übergehende Vorrichtungen zum Ab-

schotten erforderlich sein. Bei Änderungs-arbeiten sollte die Schottung so schnell wie möglich wiederhergestellt werden. Das Vorhandensein der Brandschottun-gen wird nach der Installation durch die Sichtkontrolle verifiziert und auf dem Mess- und Prüfprotokoll zum Sicher-heitsnachweis (SiNa) dokumentiert. Grundsätze

Brandabschnitte abklären: Einer Wand •sieht man die Funktion nicht an. Auch ist nicht jede Wand ein brandschutz-technisch wichtiges Bauteil. Schottun-gen sind bei Brandabschnitten so aus-zuführen, dass sie die gleichen Brand-schutzauflagen wie die anderen Bau-teile erfüllen. Wenn Bauteile F 90 ein - gesetzt sind, braucht es Schottungen S 90. Dies entspricht einer Feuer-widerstandsdauer von 90 Minuten. Aber auch wenn die Wand brand-schutztechnisch nicht klassifiziert ist, bietet eine einfache Schottung Vorteile. Sie schützt gegen Rauch und Schall-übertragung. Darum ist das Verschlies-sen immer sinnvoll.

Nicht geschlossene Durchführungen nach der Installation.

Im Umbau von oben bis unten offen!

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Modulschott.Brandschutzkissen.

Weichschott.Hartschott.

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Die Schottung ist für eine bestimmte •Belegung zugelassen. Die Hersteller-angaben sind deshalb verbindlich. In der Regel können Schottungen nur zu 60 % belegt werden.Nicht jede Schottung ist für die Decke •geeignet. Es sind bei Deckenschottun-gen meistens zusätzliche Stabilisierun-gen nötig. Es gilt die Montageanlei-tung des Herstellers.Umgebungsbedingungen abklären: •Ist Feuchtigkeit zu erwarten? Oder wird die Schottung gar mit Wasser abgespritzt? Nicht jede Schottungsart erlaubt dies.Bei kleinen Einzeldurchführungen •kann das Durchführungsloch mit Brandschutzmörtel, Brandschutz-schaum usw. verschlossen werden.Bei Umbauten muss bei alten Brand-•schottungen mit asbesthaltigem Mate-rial gerechnet werden. Solche Schot-tungsmaterialien wurden zusammen mit Spritzasbest bis zirka 1978 einge-setzt. Der Rückbau muss durch den Spezialisten erfolgen.

AusführungDem Elektroinstallateur wird im bauli-chen Brandschutz eine grosse Verantwor-tung übertragen. Die nicht fachgemässe Errichtung von Schottungen führt dazu, dass der gewünschte Schutz nicht erreicht wird und löst auch Haftpflichtansprüche aus. In einem grösseren Bauvorhaben wer-den die Schottungen als eine separate BKP-Position ausgeführt, in der Regel durch einen Spezialisten. Umnutzungen und Änderungen erfordern aber immer wieder das Öffnen von bereits erstellten Schottungen.

Nachinstallationen durch bereits vor-handene Durchführungen sind naturge-mäss einfacher, als neue Löcher zu erstel-len. Dass dann auch in vielen Fällen eine Schottung dazugehört, darf nicht vernach-lässigt werden. Wird die Decke oder der Boden zu nicht sichtbaren Bereichen ge-schlossen, ohne dass die notwendigen Schottungen erstellt sind, ist dies fahrlässig und kann im Brandfall zu hohen Schäden führen (Bild 2). Die fachgerecht durchge-führte Schottung schliesst die Arbeit ab. Hier gilt es, ein einfach zu handhabendes Produkt zu kennen und einzusetzen.

Bei Umbauten über eine längere Zeit darf die Gefahr der Brandzonen nicht ver-nachlässigt werden. Wenn sich solche Ar-beiten über Wochen und Monate ziehen, bevor die Schottungen fertiggestellt wer-den, erfüllen provisorische Schottungen ihren Dienst. Solche einfachen Hilfsmittel ergeben mit wenig Aufwand zusätzliche Sicherheit und nützen dem Kunden.

SchottungsartenMan unterscheidet grundsätzlich zwi-schen Hart- und Weichschotts. Für alle Arten braucht es ein anerkanntes Produkt aus der Liste im schweizerischen Brand-schutzregister (VKF). Dort sind auch das Einsatzgebiet und die Anwendung für je-des Produkt umschrieben.

Mörtelschott (hart): Das Ausgiessen •oder Zuputzen der Durchführungen an Decken oder Wänden mit normalem Baumörtel genügt im Brandfall nicht. Durch das starke Schrumpfen solcher Mörtel beim Aushärten bilden sich Ris-se. Auch wird, wegen der hohen Festig-keit des Mörtels, ein späteres Öffnen der Durchführung problematisch. Der richtige Brandschutzmörtel schrumpft beim Erstarren nicht und sorgt so für eine gute Abdichtung (Bild 3). Zusätz-lich gibt er auch Festigkeit im Brand-fall. Grosse Öffnungen erfordern aber

eine Schalung. Nachinstallationskeile, die leicht entfernt werden können, er-lauben eine beschränkte Erweiterung. Meist muss aber eine Durchführung neu gebohrt und wieder verschlossen werden. Elementschott: Vorgefertigte Schaum-•blöcke aus Kunststoff (in der Regel aus Polyurethan) werden zugeschnitten und eingepasst. In der Hitze vergrös-sern sie ihr Volumen. Es braucht bei verschiedenen Systemen noch eine zu-sätzliche Abdichtung und Verklebung. Die Montage ist aufwändig. Bei der Nachinstallation werden einzelne Blö-cke wieder herausgezogen und nach-träglich wieder eingefügt.Mineralplattenschott (weich): Die ab-•gedeckten Öffnungen härten nicht aus, sie bleiben weich, darum auch die Bezeichnung «Weichschott» oder «Leichtbauschott». Es werden nicht

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brennbare, beschichtete Mineralfaser-platten eingebracht. Der Brandschutz entsteht, indem die Räume zwischen den Platten, den Leitungen und der Wand, aber auch die Oberflächen der Platten durch die beim Brand aufschäu-mende Masse ausgefüllt werden (Bild 4). Ein zusätzlicher Schutz entsteht durch das Bestreichen der Kabel von ca. 30 ... 50 cm (gemäss Herstellerricht-linien) bei den Durchführungen. Für die Erstellung sind keine speziellen Werkzeuge notwendig. Die Belegung ist aber begrenzt. Wenn durch eine Überbelegung zu wenig aufquellbares Material vorhanden ist, können sich die Öffnungen nicht mehr selbstständig zuschäumen. Eine solche Abschottung eignet sich sowohl für Leicht- als auch für Massivbauteile. Bei einem weichen Schott ist die Nachinstallation einfa-cher. Die Platte kann durchstossen wer-den. Die Durchführung ist aber nicht so stabil wie ein Hartschott und kann demzufolge keine Kräfte, die auf die Leitung wirken, aufnehmen. Diese müssen im Brandfall durch die Lei-tungsführung übernommen werden. Das ist besonders dort zu beachten, wo Leitungen mit Funktionserhalt (E) ver-legt werden. Wenn durch herabstür-zende Kabel der Schott herausgerissen wird, besteht kein Schutz mehr.Modulschott: Ein Rahmen wird vor •dem Leitungszug an der Wand oder der Decke eingebaut. Darin werden Passstücke aus synthetischem Gummi (Elastomer), die die einzelne Leitung ganz umschliessen, eingespannt (Bild 5). Für jedes durchgehende Kabel wird ein Passstück mit der genauen Öffnung ge-wählt und mittels Spannteilen fixiert. Blindstopfen erleichtern hier die Nach-installation. Solche Schottungen sind teuerer als Hart- und Weichschotts und es ist eine exakte Planung unerlässlich. Sie erfüllen aber nicht nur die brand-

AbschottungenFeuerwiderstandsfähige Bauteile zum dichten Abschliessen von Leitungsdurch-führungen (z. B. elektrische Kabel, Roh-re) und Durchbrüche in brandabschnitts-bildenden Bauteilen. BrandabschnitteBrandabschnitte sind Bereiche von Bau-ten und Anlagen, die durch randab-schnittsbildende Bauteile voneinander getrennt sind.VKFDie Vereinigung Kantonaler Feuerversi-cherungen (VKF) ist das Dienstleistungs- und Kompetenzzentrum der Kantonalen

Gebäudeversicherungen für alle Aktivitä-ten im Bereich Prävention auf nationaler und internationaler Ebene.IntumeszenzChemische Reaktion, die durch Gasent-wicklung zum Aufschäumen von Materi-alien führt. Sie bewirkt bei Hitzeeinwir-kung die Bildung einer wärmedämmenden Schicht auf der Bauteiloberfläche.KombischottSchottung, durch die sowohl elektrische Leitungen als auch Rohrleitungen ge-meinsam geführt werden dürfen, Kom-bination aus Kabel- und Rohrabschot-tung.

Begriffe

technischen Anforderungen, es wird auch noch die Gas- und Wasserdichtig-keit, selbst unter Druck, sichergestellt. Brandschutzkissen: Die in verschiede-•nen Grössen erhältlichen Kissen aus nicht brennbarem Glasfasergewebe enthalten eine flammhemmende Fül-lung, die sich im Brandfall ausdehnt (Bild 6). Kissen können in erster Linie als Zwischenlösung gute Dienste leis-ten, aber auch bei schlecht zugängli-chen Stellen ist der Einbau noch mög-lich. Auch sind solche Brandschutzkis-sen wieder verwendbar. Sie werden schichtweise unterhalb, oberhalb und zwischen den Leitungen eingebracht. Weiter können sie aber auch im Zu-sammenhang mit kleinen Leitungen in geschlossenen Kanälen verwendet wer-den. Sie sind dann von aussen nicht sichtbar.Kabelboxen: Im Gegensatz zu den • vielen anderen Systemen wird die Kabelbox als industriell gefertigte Abschottung geliefert. Sie besteht aus einem Stahlblechgehäuse mit darin ein-gelegten Brandschutzpaketen. Die Box wird in die Öffnung gesetzt und mit Montageschaum fixiert. Sollten bereits Kabel durch die Durchführung gezo-gen worden sein, kann die Box einseitig geöffnet werden, um diese Leitungen einzuschlaufen. Die lichte Öffnung der Kabelbox kann immer voll belegt wer-den. Zum rauchdichten Verschliessen wird am Schluss eine Schaumplatte zu-geschnitten und eingepasst. Dadurch wird zusätzlich der Schallschutz erhöht (Bild 7). Im ganzen Umfang ange-brachte Brandschutzpakete aus wasser-haltigem Natrium-Silikat werden im Brandfall ab zirka 100 °C aufschäumen und die ganze Box sicher verschliessen. Brandschutzschaum: Wer nur selten •und nur kleine Schottungen durch-führt, kann dies mit Brandschutz-schaum erledigen. Dieser schäumt im

Brandfall auf und bildet damit die Bar-riere zum Feuer. Der Vorteil liegt in der einfachen Anwendung, auch an schlecht zugänglichen Stellen. Der Ein-satz ist aber auf kleine Abmessungen begrenzt. Von der Masse können keine statischen Funktionen erwartet werden.

Sicherstellung der FunktionstüchtigkeitDamit auch noch nach Jahren Klarheit über die Art und Ausführung der Schot-tung besteht, ist jede Schottung zu be-zeichnen (Bild 8). In grossen Anlagen mit laufenden Installationsarbeiten muss klar geregelt sein, wer für das Öffnen und das Verschliessen der Schottungen verant-wortlich ist. EDV-gestützte Lösungen können mithelfen, die Übersicht über die Art und die Lage der Schottungen zu be-halten. Während in Grossbetrieben diese Regelung kaum zu Problemen führt, sind überall dort, wo ein Gesamtverantwortli-cher für das Gebäude nicht leicht erreicht werden kann, die notwendigen Massnah-men sicherzustellen. Es liegt in der Ver-antwortung der Installateure, die Ab-schottungen zu erstellen und zu ergänzen oder dies über den Kunden zu fordern. Über die verwendete Schottung und den Ersteller gibt die Aufschrift die nötigen Hinweise. Eine Vermischung einzelner Systeme in eigener Regie ist nicht zuläs-sig und erfüllt die Brandschutzbestim-mungen nicht.

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BRANDABSCHOTTUNGfür Kabel und elektrische Leitungen

System A Kombischott S 90 YX 15.15

System B Brandschott M S 120 ZX 19.X4

System C Schott W S 90 MN 16.77

System D Brandschutzkissen S 90 YX 15.15

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Hersteller der Abschottung: Datum: Schott‐Nr.

Installations GmbH 5.09.2010 E24/3

Dieses Schott darf nicht beschädigt werden. Beschädigungen sind dem Hersteller zu melden und müssen wieder fachgerecht ausgebessert werden.

Brandschutz AG

Kennzeichnungsschild.

Kabelbox.

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ABB: Sicheres Design und verlässliche Funktion: FI-geschützte Steckdosen

Sicherheitssteckdosen: Mit Köpfchen und KragenLetztes Jahr hat die NIN 2010 eine entscheidende Veränderung erfahren: Fast überall wird der Schutzkragen für Steckdosen vorgeschrieben. Zusätzlich müssen alle Steckdosen, die zur freizügigen Verwendung vorgesehen sind, mit einer Fehlerstromschutzeinrichtung versehen werden. Das hat Konsequenzen bei Umbauten und Erweiterungen von Installationen.

In Feuchträumen, Werkstätten oder an-deren Arbeitsstätten erlaubte die NIN 2005 die Verwendung von Steckdosen ohne Schutzkragen, wenn die Steckdose mit FI-Schalter (IF ≤ 10 mA) ausgerüs-tet waren. Damit ist definitiv Schluss. Praktisch überall sind jetzt Steckdosen mit Schutzkragen zwingend vorge-schrieben. Lösung: Das neue ABB SIDOS-Programm erfüllt vollumfäng-lich die NIN 2010. Natürlich sind die Sicherheitssteckdosen SIDOS T13 in verschiedenen Designlinien und Farben sowie mit unterschiedlichen Auslöse-strömen erhältlich.

NIN 2010 – nun gilts!Seit dem 31.6.2010 gilt die NIN 2010 vollumfänglich. Beim Versetzen vorhan-

dener Steckdosen oder dem Hinzufü-gen von zusätzlichen Steckdosen gilt ausnahmslos die NIN 2010. Ob Neubau oder Renovation – SIDOS-Sicherheits-steckdosen kommen jetzt überall dort zum Einsatz, wo es auf höchstmögli-chen Personenschutz (10 mA), höchst-mögliche Verfügbarkeit und unkompli-zierte Nachrüstung ankommt. Ohne Spitzarbeiten und sonstige aufwendige Installationen profitiert der Installateur immer vom genialen, dezentralen Schutzkonzept. Im Falle einer Auslö-sung werden nur die betroffene Sicher-heitssteckdose und die angeschlossenen Verbraucher stromlos. Der Rest der elektrischen Anlage bleibt weiterhin in-takt. Wieder eingeschaltet wird die Steck dose direkt vor Ort an der SIDOS-

SIDOS-Sicherheitssteckdosen sind neu verfügbar in T13 und T23 – und zusätzlich in verschiedenen Design-Varianten.

Sicherheitssteckdose selber, der Weg zum Verteilerkasten entfällt somit.

Mehr Ampere? Aber sicher!Wer in Zweckbauten mit 16 A absichern will, für den schreibt die NIN 2010 jetzt auch 16-A-Steckdosen vor. Denn zu-nehmend werden die installierten Steck-dosen vor höhere Anforderungen ge-stellt. Auch hier erfüllt ABB SIDOS die NIN 2010 ohne Abstriche. Mit der T23-Variante ist der Anwender immer auf der sicheren Seite. Überall dort, wo leis-tungsintensive Verbraucher zum Ein-satz kommen, bietet SIDOS nun eben-falls das volle Potenzial von 16 A. Der Elektroinstallateur kann damit seine Kunden von einer 16-A-Installation in Verbindung mit dem dezentralen Schutzkonzept überzeugen.

FazitDas ABB SIDOS-Konzept mit T13- und T23-Steckdosen erfüllt die NIN 2010 ausnahmslos, erlaubt dem Elek-troinstallateur auch Steckdosen im Nachhinein FI-geschützt zu installie-ren, ohne dass gleich eine aufwendige Nachrüstung im Elektroverteiler not-wendig ist. Im Zweckbau ist der dezent-ralisierte FI-Schutz von grossem Vor-teil, weil eine Auslösung und Wieder-einschaltung vor Ort geschieht.

ABB Schweiz AGIndustrie- und Gebäudeautomation5400 BadenTel. +41 58 586 00 00www.abb.ch/gebaeudeautomation


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Entwicklung und Produktion von innovativen Geräten für die Gebäudeautomation

Elektronische Hightech- Produkte von BrelagVor 35 Jahren hat der begnadete Ingenieur Markus Bräm die Firma Canastra AG in Niederrohrdorf in einer Wohnung gegründet. Aus dem Kleinstbetrieb ist ein stattliches KMU geworden, das heute in Oberrohrdorf rund 50 Leute zur Ent-wicklung und Produktion von äusserst innovativen Produkten für zahlreiche Auftraggeber beschäftigt. Die Tochterfirma Brelag Systems GmbH ist für den Verkauf eigener Produkte gegründet worden.

Wohl nur wenige Elektroinstallateure wissen, dass Canastra ein wichtiger Her-steller von Abrechnungssystemen für Waschmaschinen/Tumbler, aber auch Lieferant von Boilersteuerungen ist. Weil diese Produkte bis anhin meistens durch andere Firmen vertrieben wur-den, ist der Name Canastra AG wenig bekannt. Neu ist nun das Produkt Do-minoswiss, eine funkbasierte Storen-steuerung, die von der Tochterfirma Brelag selbst vertrieben wird.

Hobby wird zur PassionMarkus Bräm ist nicht nur ein begna-deter Entwickler von Elektronik, er hat auch das Gespür für Produkte, die am Markt gefragt sind. Die meisten Produkte werden für anspruchsvolle Kunden entwickelt und produziert. Diese Kunden legen Wert auf Ver-schwiegenheit, sodass diese hier nicht einmal genannt werden dürfen. Diese Produkte verlangen ein Top-Entwick-lungsteam und auch modernste Pro-duktionsmittel.

Produkte im HausbereichNebst vielen Produkten für den Gewer-be- und Industriebereich vertreibt Bre-lag speziell Produkte im Hausbereich. In Wohnblocks kommen in der Regel für die Stromabrechnung von Wasch- und Trocknungsgeräten Münzzähler oder Abrechnungszähler zum Einsatz. Brelag hat in diesem Segment raffinierte Gerä-te anzubieten. Ihr payStar-System ist die intelligente «all in one-Lösung» für alle Abrechnungsfragen in Verbindung mit einem tarifpflichtigen Gerät. Dabei kön-nen alle Inkasso-Varianten wie Münzen, Jetons oder elektronische Schlüssel zum Einsatz kommen.

Das allerneuste Produkt ist aber die Funkbasierte Storensteuerung Domino-swiss. Ein kleiner Dominostein von der Grösse eines Feller-Tastelements erlaubt die Steuerung von Storen und Markisen. Dieser Dominostein haftet magnetisch im normalen Fellerrahmen oder liegt auf dem Tisch. Das Gerät arbeitet mit Funk. Acht Storen und Markisen bzw. Grup-pen lassen sich von einem Ge-rät aus steuern. Alle Domino-steine sind miteinander ver-bunden. Wird von einem Dominostein ein Zentralbe-fehl – z. B. alle Storen runter – abgesetzt, leiten die Domino-steine selbstständig den Be-fehl an alle weiteren Geräte im Haus weiter. So werden auch Storen im Haus erreicht, für die der abgesetzte Funk-befehl von einem Gerät aus gar nicht erreichbar ist. Die Funksignale sind extrem schwach und es wird nur ge-funkt, wenn jemand auf eine Taste drückt.

FazitElektroinstallateure dürfen da-mit rechnen, dass von Brelag in den nächsten Jahren raffinierte Produkte im Bereich Raumau-tomation auf den Markt kom-men werden.

BRELAG SYSTEMS GmbH5452 OberrohrdorfTel. 056 485 90 [email protected] www.brelag.com

Die Canastra AG entwickelt und produ-ziert seit 1975 hoch stehende Elektronik für diverse Firmen im In- und Ausland. Mit der Gründung der Firma BRELAG SYSTEMS GmbH werden vermehrt auch Produkte im Gebäudebereich selbst vertrieben. Im Moment sind im Produkt-portfolio verschiedene Zahlsysteme, Boi-lersteuerungen und die neue Domi no-swiss-Storensteuerung.

Zwei Produkte aus dem Hause Brelag: Dominoswiss, die funk-basierte Storensteuerung, und payStar für die Abrechnung bei Waschmaschinen und Trocknern.


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Speziell für raue industrielle Umgebungen geeignete ScopeMeter der 190 Serie

4-Kanal-Oszilloskope – Probleme gezielter lösen!Fluke präsentiert die tragbaren Oszilloskope ScopeMeter 190 Serie II, die speziell für raue industrielle Umgebungen ausgelegten 4-Kanal-Oszilloskope. Diese neuen tragbaren Oszilloskope sind die ersten, die höchste Sicherheit bie-ten, weil sie CAT IV 600 V erfüllen. Die vier Eingangskanäle sind vollständig voneinander isoliert, das ist speziell in-teressant bei Messungen an Wechselrichtern und Frequenzumrichtern.

Das Gehäuse der Fluke ScopeMeter ist abgedichtet und hat keine Kühlungs-schlitze oder Lüfter, durch die Staub oder Feuchtigkeit eindringen können. Es entspricht Schutzart IP51 für Staub- und Tropfwasserschutz und ist somit be-sonders widerstandsfähig, um es sicher in der Fabrikhalle oder im Ausseneinsatz verwenden zu können.

Sehr hohe AbtastrateMit den Oszilloskopen 190 Serie II bie-tet Fluke die passende Lösung für die gestiegene Nachfrage nach tragbaren 4-Kanal-Oszilloskopen für den Einsatz in industriellen Umgebungen. Leis-tungselektronik spielt eine immer stär-kere Rolle bei der Solar- und Windener-gieerzeugung und generell bei Frequenz-umrichtern. Die schnelle Abtastrate von bis zu 2,5 GS/s bei einer Auflösung von 400 Pikosekunden hilft, Rauschsignale und andere Störungen aufzuzeichnen und die Problemursache zu identifizie-ren. Mit bis zu 200 MHz Bandbreite sind auch Anforderungen von morgen zu erfüllen. Vier Kanäle sind unverzicht-bar beim Testen von Motorantrieben mit regelbarer Drehzahl und bei der Wechselrichtertechnik. Über die vier Kanäle lassen sich z. B. gleichzeitig Ein-gangs-, Ausgangs- und Rückkopplungs-signale oder Sicherheitsverriegelungen anzeigen

FunktionenAnzeigen und Messen von Ober-•schwingungen, Transienten und Las-ten in DrehstromsystemenFehlersuche bei Wechselrichtern zum •Identifizieren von defekten Leistungs-halbleitern (IGBT) und SteuerkreisenAnzeigen und Messen der pulsbrei-•tenmodulierten Signalformen

(PWM), um Reflexionen und Transi-enten zu erkennen

Daten via USB sichernDie neuen ScopeMeter sind durch die handliche, robuste Ausführung beson-ders praktisch und bedienerfreundlich. Dank der neuen hoch effektiven Li- Ionen-Akkutechnologie sind die Scope-Meter Serie II bis zu sieben Stunden durchgehend betriebsbereit. Ein exter-nes Ladegerät und das einfach zugäng-liche Akkufach machen es möglich, die Akkus problemlos auszutauschen und so die Betriebszeit des Gerätes weiter zu

Fluke ScopeMeter mit 4 völlig isolierten Kanälen mit Staub- und Tropfwasserschutz.

verlängern. Zwei USB-Anschlüsse, die elektrisch von den Messeingangskreisen getrennt sind, vereinfachen die Erfas-sung und Übertragung von Signalfor-men. Daten lassen sich via eingebaute galvanisch getrennte USB-Schnittstelle bequem auf einen USB-Stick bringen oder direkt auf einen PC übertragen.

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Überspannungsschutzgeräte Typ 1 bei Blitzströmen

Funkenstrecke oder Varistor?Überspannungsschutz ist heute für jedes Gebäude ein wichtiger Bestandteil zum Schutz der Anlagen und Systeme. Moderne Überspannungsschutzgeräte für das 230-/400-V-Netz verfügen über einen tiefen Schutzpegel und hohes Ableitsvermögen bei Blitzströmen. Diese Geräte werden als Kombiableiter Typ 1 bezeichnet, da sie Blitz- und Überspannungsschutzfunktionen kombiniert wahrnehmen. Welche Gerätetechnologie soll hier zur Anwendung kommen?

Bernd Leibig, DEHN + SÖHNE GmbH

Wer einen Überspannungsschutz in seinem Gebäude einbauen lässt, vertraut der Technik und erwartet dabei, dass seine Installation vor Unheil bewahrt bleibt. Auf dem Markt werden Geräte angeboten, die Blitzströme so ableiten, dass diese sich nicht bis zu Endgeräten fortpflanzen und Unheil anrichten können. Die Kombiableiter Typ 1 gibt es auf Basis von Funkenstreckentechnologie und auf Basis von Varistortechnologie. Im weiteren Verlauf werden die Unterschiede dieser Gerätetechnologien gegenübergestellt.

AnsprechverhaltenMan unterscheidet die Schutzelemente hinsichtlich des Ansprechverhaltens.

Dabei kommen zwei grundsätzlich unterschiedliche Techniken in den Überspannungschutzgeräten (SPD) zur Anwendung:

spannungsschaltende Schutzelemente, •z. B. Funkenstrecken, Gasentladungsableiter, ... spannungsbegrenzende Schutz•elemente, z. B. Varistoren, Begrenzungsdioden.

Bild 2 zeigt den prinzipiellen Spannungsverlauf dieser beiden Ausführungen von Schutzelementen beim Auftreten eines Stossstroms. Es ist zu erkennen, dass bei Funkenstrecken die Spannung nach sehr kurzer Zeit auf die sogenannte Bogenbrennspannung zusammenbricht. Diese liegt bei einer folgestrombegrenzenden Funkenstrecke

typischerweise in der Grössenordnung der Versorgungsspannung. Die BlitzstossstromWelle wird «geschaltet» und damit die Impulsdauer verkürzt. Diese sogenannte Wellenbrecherfunktion entlastet energetisch die nachfolgenden Schutzstufen in Unterverteilern (Typ 2 Ableiter) und Endstromkreise (Typ 3 Ableiter). Ein Vorteil dieser SPD liegt auch darin, dass im Normalbetrieb keine Leckströme fliessen und somit der Einsatz vor der Zähleinrichtung möglich ist.

Die Wirkung eines Varistors (MOV), also eines spannungsbegrenzenden Schutzelements, ist ebenfalls aus Bild 2 erkennbar. Die Restspannung des Varistors ist deutlich höher als die Nennspannung des Versorgungssystems. Somit treten keine relevanten Folgeströme auf. Die Impulsdauer ist jedoch länger und damit die Durchlassenergie, die sich ja aus U . I . t ergibt. Deshalb ist die energetische Belastung nachfolgender Schutzstufen und Endgeräte wesentlich stärker als bei einer Funkenstrecke. Aus diesem Grund ist die energetische Koordination zwischen den Schutzstufen in der Praxis schwierig sicherzustellen.

Energetische KoordinationUnter energetischer Koordination ist das selektive und aufeinander abgestimmte Wirken von hintereinander geschalteten Schutzstufen einer Überspannungsschutzbeschaltung zu verstehen. Die betreffenden Anforderungen und Grundprinzipien werden in der EN 623054 im Anhang C beschrieben.

Einfacher Einsatz eines Ableiters mit Funkenstreckentechnologie DEHNventil.

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Mehrpoliger Kombiableiter zum Schutz von Hauptstromversorgungssystemen – mit Modulentriegelungstaste zum werkzeuglosen Schutzmodulwechsel.

Bei einer Koordination von MOV 1 mit MOV 2 werden bei einer starken Energiewelle beide MOV überlastet.

Bei einer Koordination von Funkenstrecke und MOV sind die Energieverläufe stets im zulässigen Bereich; kein Bauteil ist überlastet.

Oben Spannungsverlauf an einer Funkenstrecke, unten Spannungsverlauf an einem Varistor, jeweils bei Belastung mit Stossströmen.

Literatur[1] EN 61643-11 (SNEN 61643-11:2002+A11:

2007[D]) Überspannungsschutzgeräte für Nie-derspannung – Teil 11: Überspannungsschutz-geräte für den Einsatz in Niederspannungs-anlagen – Anforderungen und Prüfungen; Electrosuisse, SEV Verband für Elektro-, Energie- und Informationstechnik.

[2] EN 62305-4 (SNEN 62305-4:2006[D]) Blitz-schutz – Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen; Electrosuisse, SEV Verband für Elektro-, Energie- und In-formationstechnik.

[3] SEV 1000:2010 (Ordner A4)(D) Niederspan-nungs-Installationsnorm NIN 2010, Ordner A4; Electrosuisse, SEV Verband für Elektro-, Energie- und Informationstechnik.

[4] B. Leibig, U. Strangfeld: «Wirksamkeit von Ableitern für den Blitz- und Überspannungs-schutz» etz elektrotechnische Zeitschrift, Heft 08/2010.

SG-MOV-Kombination:Die sich bei der Koordination eines spannungsschaltenden SPD (SG) mit einem nachgelagerten spannungsbe-grenzenden SPD (MOV) ergebenden Energieverläufe sind in Bild 3 darge-stellt (Prüfung von SPD Typ 1 mit Blitzstossstrom Iimp der Kurvenform 10/350 µs). Deutlich sichtbar: die ener-getische Koordinationsbedingung ist erfüllt, wenn die Funkenstrecke zündet, bevor die Belastungsgrenze für den MOV erreicht wird. Es zeigt sich, dass unter dieser Voraussetzung selbst bei der maximal ausgewiesenen Stossstrom-amplitude nahezu keine Energie mehr in der nachgelagerten Schutzstufe bzw. im zu schützenden Endgerät umgesetzt wird. Nahezu der gesamte Stossstrom fliesst durch die Funkenstrecke.

MOV-MOV-Kombination:Bei der Koordination zweier span-nungsbegrenzender SPD (MOV) erge-ben sich die in Bild 4 dargestellten Energieverläufe. Varistoren sind Bau-teile mit einer kontinuierlichen Span-nungs-Strom-Kennlinie. Sie teilen sich die Stossströme einfach entsprechend der resultierenden Widerstände in den beiden Varistoren auf. Die «Widerstän-de» müssten extrem unterschiedlich bemessen werden, damit der überwie-gende Anteil des Stossstroms über Va-ristor 1 fliesst. Dies geht aber nur, wenn bei der nachfolgenden Stufe ein Varis-tor mit deutlich höherer Bemessungs-spannung (z. B. 385 V) eingesetzt wer-

den würde. Dies ist aber in 230-/400-V-Systemen eine absolut unübliche Be - messung. Im praktischen Einsatz kann jedoch weder bei nachfolgenden Typ-2-noch bei Typ-3-Ableitern noch bei Endgeräteschutzbeschaltungen davon ausgegangen werden. Aus diesem Grund kann bei dieser Konstellation nicht von einer funktionierenden Ko-ordination ausgegangen werden.

FazitEine Koordination über den gesamten Amplitudenbereich der spezifizierten Stossströme ist nur bei SPD Typ 1 mit einer Funkenstrecke anwendungsge-recht umsetzbar. Durch ihre «Wellenbrecher»-Funktion und der damit verbundenen Impulszeitverkür-zung, wird der einlaufende 10-/350-µs-Blitzstrom auf eine Restgrösse herun-tergebrochen, die von den nachgelager-ten Schutzstufen und Endgeräten sicher beherrscht werden kann. Zudem wer-den Varistoren als Typ-1-Ableiter in der Regel nur bis zu einem Ableitver-mögen von Iimp 12,5 kA angeboten und sind somit nicht für alle Blitzschutz-klassen einsetzbar. Das hohe Folge-stromlöschvermögen von modernen Schutzgeräten auf Funkenstreckenbasis wie z. B. DEHNventil sorgt für den si-cheren Betrieb und die Verfügbarkeit der Anlagen. z

Vertretung Schweiz:elvatec agwww.elvatec.ch

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Einfache Bedienbarkeit optimiert Prozesse und Nutzerverhalten, Teil 2

Wege zur guten UsabilityDass eine gute Usability auch im Gebäude wichtig ist, erscheint offensichtlich (siehe Artikel Teil 1, ET 9/2010). Die einfache Anwendung, sei es für den Endnutzer, den Installateur oder den Integrator, ist ein zentrales Merkmal eines guten Produkts. Doch wie wird eine gute Usability erreicht? In diesem zweiten Artikel wird die Entwicklungs-phase und vor allem das Wesen einer strukturierten Bedienoberfläche dargestellt.

Rony Müller, Michael Birchler*

Eine gute Usability zu erreichen ist im Grundsatz einfach. Ist das Verständnis bezüglich Usability von Projektstart an bei allen Beteiligten vorhanden und wer-den adäquate Methoden während des gesamten Entwicklungsprozesses integ-riert, wird ein gutes Resultat erzielt.

Doch wie sieht die Praxis aus? Bereits das Wort Usability ruft unterschiedliche Assoziationen hervor. In diesem The-menbereich können zahlreiche Personen aus dem Projektteam einen Input liefern und ihre persönlichen Ansichten und Er-fahrungen preisgeben. Doch sind diese Inputs repräsentativ für die angestrebte Zielgruppe? Ein Beispiel: Befinden sich zwei Bedienelemente nebeneinander, weil dies vom Benutzer optimal verstan-den wird, oder weil sie softwaretechnisch zusammenhängen?

Die Gefahr besteht, dass der eigentli-che Nutzer in den Hintergrund rückt und somit das User-Interface nicht mehr auf die Zielpersonen passt. Als weitere einschränkende Faktoren stehen die technische Machbarkeit, beziehungs-weise das Zeit- und Kostenbudget den guten Ideen und Ansätzen oft diametral gegenüber.

Passender EntwicklungsprozessWelcher Entwicklungsprozess oder wel-ches Vorgehen eine gute Usability si-cherstellt, kann nicht allgemein beant-wortet werden. Im Grundsatz sind je-doch agile Methoden und Prozesse besser geeignet als ein Wasserfall- oder V-Modell. Bei einem iterativen Vorge-hen wird dem Lerneffekt bzw. neuen Er-kenntnissen innerhalb des Projektfort-schritts Rechnung getragen. Jedoch darf durch solche Erkenntnisse der Projekt-fortschritt sowie die Projektplanung nicht unnötig behindert werden. Als weiterer Faktor kommt hinzu, dass ein Entwicklungsteam gut eingespielt sein muss und die Inputs von Usability-Ex-perten aufnehmen kann. Hier ist die Sprachwahl der Usability-Fachleute

wichtig, damit die Inputs richtig ver-standen und auch umgesetzt werden können.

Aufbau eines User-InterfacesOft wird Usability mit grafisch ausge-feilten, bunten Icons auf einem Touch-Screen gleichgesetzt. Diese Sichtweise greift viel zu kurz. Ein User-Interface kann wie eine Zwiebel in unterschiedli-che Schichten gegliedert werden. Sicht-bar ist nur der äussere Teil – die Präsen-tationsschicht. Diese macht lediglich rund 10 % der Usability aus. Die restli-chen «unsichtbaren» 90 % liegen in der Struktur und dem grundlegenden Ver-halten (Bild 1).

StrukturIn der untersten Schicht ist die Struktur angesiedelt. Es werden das mentale Modell, der Arbeitsablauf sowie auch das Organisationsmodell erhoben. Dar-aus resultiert die Menüstruktur.

Der Kern einer guten Usability liegt oft im mentalen bzw. konzeptionellen Modell. Kann der Benutzer auf beste-hendes Wissen aufbauen und erfolgt eine (teils unbewusste) Wiedererken-

* Rony Müller und Michael Birchler, Adiutec AG, bieten spezialisierte Dienstleistungen mit Fokus auf Requirements- und Usability-Engineering in der Gebäudeautomation.

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Zum Beispiel kann das Einstellen der Temperatur unterschiedlich gelöst werden.


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Wege zur guten Usabilitynung, wird das Produkt als intuitiv empfunden. Ein Beispiel, das viele ken-nen: Blättern in neuen mobilen Gerä-ten für Agenda oder Fotos entspricht einer direkten Abbildung der bekann-ten (alten) Welt von Papier-Agendas oder Fotobücher. Oder ein allgemein bekanntes Negativbeispiel: Wie stellen Sie den elektronischen Wecker ein? Be-steht ein Kontext zum schnell einge-stellten mechanischen Wecker? Die Bilderreihe 2 zeigt Beispiel, wie das Einstellen einer Temperatur gelöst wer-den kann. Die Wiedererkennung wird hier von links nach rechts immer grö-sser. Weiter wird der Arbeitsablauf ana-lysiert. Dieser kann entweder Schritt für Schritt, mit Lücken oder auch frei abge-bildet werden. Für eine spezialisierte Anwendung ist dieser Aspekt wichtig.

Im Organisationsmodell werden die einzelnen Abläufe skizziert und zu ei-nem Ganzen zusammengefasst. Aus den Elementen wird eine umfassende Menü-struktur erstellt.

Mit gezielten Benutzeranalysen kön-nen solche Informationen erhoben wer-den. Diese Arbeit erfordert Erfahrung, Branchen- und Personenkenntnis.

VerhaltenAufgrund der Grundlagen, welche in der Struktur ausgearbeitet wurden, wird die eigentliche Navigation erstellt. Das Editieren und Manipulieren be-schreibt die Vorgehensweise, wie Daten eingegeben, geändert und gelöscht wer-den. Solche Varianten sollten nicht neu «erfunden», sondern auf bestehende und erprobte Varianten zurückgegrif-fen werden. Die unterschiedlichen Ver-

halten sind oft in sogenannten «Pat-terns» beschrieben und öffentlich zu-gänglich.

PräsentationDie Präsentationsschicht befasst sich mit dem Design. Es ist der Teil, in dem ein Styleguide auch ein Firmen CI/CD aufnimmt, wo das Layout und die Farb-gebung erfolgt. Oft werden Grafikbüros für die Ausarbeitung dieser Schicht en-gagiert. Wichtig für ein gutes Ergebnis ist, dass auch der Grafiker die zugrunde-liegenden Konzepte versteht.

Gewichtung ist wichtigNicht alle beschriebenen Schichten müssen in einem Produkt vollumfäng-lich implementiert werden. Die Usabili-ty eines Raumbediengeräts weist einen anderen Fokus auf als diejenige einer Management-Station. Somit werden die Schichten unterschiedlich ausgeprägt erstellt oder gar weggelassen.

Ein oft begangener Fehler in der Pra-xis ist, dass die Usability-Aspekte zu spät in ein Projekt einfliessen. Die grundle-genden strukturellen Ausprägungen sind nicht oder nur noch sehr schwer zu än-dern. Teils fehlt auch das Bewusstsein über die Verhaltens- und Strukturschich-ten sowie deren Wirkung auf die Usabi-lity. Eine Fachbegleitung in einem Pro-jekt ist deutlich kostengünstiger als eine aufwändige Projektänderung oder gar einen Imageschaden am Markt. Auch hier gilt: Vorsorge kostet rund 10 %, Nachbesserung ca. 60 % zusätzlich zum Projektbudget

www.adiutec.ch

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Layout

Benutzer UnterstützungEditieren und Manipulieren

Navigation

Organisations-ModellArbeitsablauf

Konzeptionelles Modell Struktur

Verhalten

Präsentation

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Usability wird hauptsächlich von der Struktur und vom Verhalten beeinflusst.

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Leuchtstofflampen: Induktives kontra elektronisches Vorschaltgerät

Was ist effiziente Beleuchtungstechnik?Von staatlichen Stellen hört man es, in Fachzeitschriften liest man es und ganze Messen und Kongresse widmen sich dem Thema effizienter Beleuchtungstechnik. Doch welche Beleuchtung ist wirklich effizient? Und lohnt sich die Auseinandersetzung hiermit überhaupt? Wenn Leuchtstofflampen zum Einsatz kommen, was für ein Vorschaltgerät soll es denn sein?

Stefan Fassbinder

In der Schweiz werden etwa 11 % der gesamten erzeugten Elektrizität für Be-leuchtung aufgewendet. Weltweit ist der Anteil deutlich höher, weil in weniger entwickelten Staaten tendenziell mehr elektrische Energie für die Beleuchtung bzw. weniger für andere Zwecke ver-braucht wird. Tageslicht um die Mittags-zeit ist weiss und besteht aus einem Gemisch sämtlicher für den Menschen wahrnehmbarer Farben. Nun ist aber das menschliche Auge für verschiedene Farben unterschiedlich empfindlich, was die wahrgenommene Helligkeit angeht. Auch die Tageszeit spielt für die Emp-findlichkeit eine Rolle: Bei Tageshellig-keit ist die Empfindlichkeit zwischen Gelb und Grün am grössten, bei schwa-chem Licht verschiebt sie sich zu Blau hin. Bei ganz schwachem Licht schaltet das menschliche Auge auf Schwarzweiss um; in der Nacht sind tatsächlich alle Katzen grau. In der Einheit für die Be-

stimmung der Lichtleistung eines Leuchtmittels ist deshalb die Empfind-lichkeit eines genormten «Durch-schnittsauges» berücksichtigt. Diese Einheit nennt sich Lumen [lm], (latei-nisch Licht). Für die vom Menschen z. B. auf einem Tisch wahrgenommene Be-leuchtungsstärke dient die Grösse Lux, hier gilt: 1 lx = 1 lm/m².

Wann ist eine Lichtquelle effizient? Theoretisch kann eine Lichtausbeute von genau 683 Lumen je Watt (lm/W) erreicht werden. Dies gilt jedoch nur für monochromatisches grünes Licht von 555 nm Wellenlänge, hier hat das menschliche Auge seine maximale Emp-findlichkeit. Die «grünste anzunehmen-de Lampe» ist also tatsächlich grün. Al-lerdings, unabhängig von der politischen Gesinnung, lässt sich damit keine Stras-se und auch keine Wohnung beleuchten. Für «weisses» Licht – oder das, was wir als weiss empfinden, wenn man alle Far-ben von 380 ...780 nm Wellenlänge im richtigen Verhältnis mischt – ergibt sich

ein theoretisches Maximum von 199 lm/W. Setzen wir dies gleich 100 % Wir-kungsgrad, so liegen die besten Leucht-stofflampen ungefähr bei 60 % Wir-kungsgrad, nämlich 120 lm/W und hier liegen auch die besten LED.

Es werde Licht!Es gibt verschiedene Möglichkeiten, künstliches Licht zu erzeugen. In Glüh-lampen waren es zuerst Kohlefäden, heu-te sind es Wolframdrähte, durch die so viel Strom fliesst, dass die Leiter sich bis zur Weissglut erhitzen – je weisser desto besser. Glühlampen setzen 90 % in Wär-me und nur 10 % in sichtbares Licht um. Viel wirksamer funktioniert die Um-wandlung elektrischen Stroms in einen Lichtstrom mittels einer Gasentladung. Zwar unterscheidet der elektrotechni-sche Sprachgebrauch zwischen Gasent-ladungslampen und Leuchtstofflampen, doch entsteht das Licht in beiden Fällen

Oben induktives, unten elektronisches Vorschaltgerät.

Leuchtstofflampen sind nach wie vor die Leuchtmittel für effiziente Energieumsetzung.

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Tabelle 1: Werte und Klassen stabförmiger Leuchtstofflampen mit Vorschaltgeräten (Auszug aus der EU-Verordnung 2000/55/EG – Klasse A1 ist dimmbaren EVG vorbehalten).

Absenkung der System-Betriebsspannung, bis die Helligkeit der Lampe mit VVG Klasse B1 und EVG Klasse A3 gleich ist, Ermittlung der Systemleis-tungsdifferenz an diesem Punkt (wobei dieses EVG als EEI = A3 ausgewiesen war, nach der vor-liegenden lichttechnischen Messung aber sogar die Forderung der Klasse A2 erfüllt).

durch einen Prozess, der Gas elektrisch leitfähig macht und zum Leuchten anregt. In Leuchtstofflampen ist es Quecksilberdampf niedrigen Drucks und nicht etwa Neon, wie die volkstümliche Bezeichnung «Neonröhre» fälschlicherweise suggeriert. Es entsteht fast ausschliesslich unsichtbares ultraviolettes Licht. Erst durch die an der Innenseite des Glasrohres aufgebrachten Leuchtstoffe entsteht sichtbares Licht. Die Lichtfarbe lässt sich durch die Zusammensetzung des Leuchtstoffs in weiten Grenzen steuern. Bei den «echten» Gasentladungslampen entsteht das sichtbare Licht direkt im Gas, die Farbzusammensetzung ist durch die Charakteristik der Gasfüllung ge geben.

Leuchtstofflampen: Stand der Technik 75 % allen Lichts wird von Leuchtstofflampen erzeugt, wozu diese aber nur 50 % der für die Beleuchtung verwendeten Energie benötigen. Wegen der besonderen Physik des Stromdurchgangs durch ein Gas, die sozusagen das Ohmsche Gesetz auf den Kopf stellt, kann man solche Lampen generell nicht direkt ans Stromnetz anschliessen, sonst passiert entweder gar nichts oder es knallt. Zwischen Lampe und Netz gehört ein Vorschaltgerät, das zunächst einen hohen Spannungsimpuls erzeugt, um den Stromfluss in Gang zu setzen, und fortan den Strom begrenzt, damit der Strom nicht so gross wird, dass der Glaskolben explodiert. Eigentlich sind Gase Isolierstoffe. Wenn aber an den Enden des Glasrohres die Glühdrähte aufleuchten, löst sich eine Elektronenwolke ab. Wenn nun der Starter beim konventionellen Vorschaltgerät den Stromfluss plötzlich unterbricht, entsteht ein Hochspannungspuls durch die Selbstinduktion und macht das Gas dadurch leitfähig; die Lampe leuchtet.

Konventionelle Induktive Vorschaltgeräte (KVG) sind für billigste Materialkosten ausgelegt ohne Rücksicht auf hohe Verluste im Betrieb. Daneben gibt es Verbesserte Induktive Vorschaltgeräte (VVG), diese sind auf minimale Verluste getrimmt. Sie sind etwas grösser, weil mehr Kupfer und Eisen anfällt. Die Elektronischen Vorschaltgeräte (EVG) erzeugen in einem ersten Schritt aus der Netzspannung eine Gleichspannung und setzen dann diese Gleichspannung wieder in eine Wechselspannung von 20 ... 60 kHz um. Durch diese viel höhere Frequenz lassen sich Kondensatoren und Spulen deutlich kleiner auslegen. Ein Starter erübrigt sich, weil dieser in der Elektronik integriert ist. Diese Tech

nik kostet allerdings ein Mehrfaches eines KVG, während ein VVG für knapp 50 % Aufpreis zu haben ist.

In einem Vorschaltgerät für eine Leuchtstofflampe von 58 W Nennleistung entstehen Verluste von mindestens 5 W, höchstens 15 W. Nun sind beim EVG nicht nur die Wicklungen und damit die darin auftretenden Verluste wesentlich kleiner, sondern auch die Lampe produziert je eingespeistes Watt etwas mehr Licht und etwas weniger Wärme, was mit der hohen Betriebsfrequenz zusammenhängt. Bedauerlicherweise wird beim Vergleich von konventionellen Vorschaltgeräten mit elektronischen stets das beste EVG dem schlechtesten KVG gegenübergestellt, und die Existenz des VVG bleibt unerwähnt. Das liegt an zwei strukturellen Eigentümlichkeiten des Marktes:

Die grossen Lampenhersteller •treten teilweise auch als Hersteller von Vorschaltgeräten auf – aber wenn, dann nur von EVG.Die wenigen in Westeuropa tätigen •Anbieter von KVG und VVG bieten allesamt anderenorts oder in einem anderen Geschäftsbereich auch EVG an und bewirtschaften natürlich jene

Geräte, welche die höchste Wertschöpfung versprechen.

Somit verkaufen sich die vielen KVG überall dort, wo nur auf den Anschaffungspreis geachtet wird. Wer nun auch auf die Energiekosten achtet, lässt sich beraten, und dem wird das EVG mit einer ganzen Reihe von Vorteilen empfohlen.

Tabelle 1 gibt leider nur die absoluten elektrischen Nennwerte wieder und sagt nichts über die Lichtleistung der Lampe aus. Diese ist nämlich beim Betrieb mit EVG rund 4 % geringer, als mit konventionellen Vorschaltgeräten, weil mit verminderter Lampenspannung gearbeitet wird. Weiterhin weicht die tatsächliche praktische Auslegung induktiver Vorschaltgeräte aller Klassen heute erheblich von den Nennwerten ab. Betreibt man die Lampe an einem modernen VVG der Effizienzklasse B1 und nur an 222 V statt 230 V, um hier Gleiches mit

Lampen-Nennleistung Maximale Leistungsaufnahme Lampe mit Vorschaltgerät

50 Hz(KVG/VVG)

HF(EVG)

Klasse D Klasse C Klasse B2 Klasse B1 Klasse A3 Klasse A2

15 W 14 W > 25 W 25 W 23 W 21 W 18 W 16 W18 W 16 W > 28 W 28 W 26 W 24 W 21 W 19 W30 W 24 W > 40 W 40 W 38 W 36 W 33 W 31 W36 W 32 W > 45 W 45 W 43 W 41 W 38 W 36 W38 W 32 W > 47 W 47 W 45 W 43 W 40 W 38 W58 W 50 W > 70 W 70 W 67 W 64 W 59 W 55 W70 W 60 W > 83 W 83 W 80 W 77 W 72 W 68 W

30W

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60W

70W

190V 200V 210V 220V 230V 240V 250V

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4000lm

5000lm

6000lm

7000lm

Elektrische Leistung VVGElektrische Leistung EVGLichtstrom VVGLichtstrom EVG

P 2,5 W

VVG = EVG

PVVG

PEVG

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Gleichem zu vergleichen, so ist die Hel-ligkeit wieder gleich derer des EVG (Bild 5). Dann beträgt die Leistungsaufnahme der gesamten Leuchte mit EVG unver-ändert 54,8 W. Mit VVG sind es aber nur 56,9 W, also weniger als die Lampe allein verbrauchen sollte, und somit weit weni-ger als die in der Verordnung vorgesehe-nen 64 W! Die Einsparung gegenüber dem Betrieb mit EVG liegt damit nur noch bei ≈ 2,1 W statt der 9 W, die man nach Tabelle 1 hier erwartet hätte.

Interessant ist noch eine kleine Kos-tenberechnung. Wenn also ein gutes VVG mit einem guten EVG verglichen wird, müsste das EVG rund 400 Stunden in Betrieb sein, um eine einzige Kilowatt-stunde zu sparen. Die kostet im gewerbli-chen Bereich rund 15 Rappen und damit dauert es 2700 Betriebsstunden, bis der erste Franken eingespart ist. Ein Vor-schaltgerät der Klasse VVG ist für rund 18 Franken zu haben, wogegen ein EVG rund 70 Franken kostet. Selbst wenn der Erstausrüster diese enormen Investiti-onskosten auf sich nimmt, sind 140 000 Betriebsstunden nötig, um den Mehr-preis wettzumachen. So hoch ist die Le-benserwartung des EVG gar nicht.

Kauft man ein VVG für 240 V, betreibt es aber an 230 V, würde bei einer 58-W-Lampe eine Energieeinsparung von 8 % erfolgen und eine 6 % geringere Licht-leistung. Damit wäre ein VVG nur noch 2 % vom EVG weg. Startschwierigkeiten sind dadurch nicht zu erwarten.

EVG-Einsatz immer gerechtfertigt?Fast wie ein Mantra werden Vorteile des EVG gegenüber dem VVG oder gar KVG rezitiert, ohne ernsthaft wahre Tat-sachen aufzuspüren. So heisst es:

EVG haben einen besseren Wirkungsgrad, •also geringere Eigenverluste als VVG. Nimmt man jedoch die Werte aus Ta-belle 1 als gegeben hin, ist unter Um-ständen das Gegenteil der Fall: Klasse B1 64 W – 58 W = 8 W; Klasse A3 59 W – 50 W = 9 W.Das 100-Hz-Flimmern des Lichts ist bei •der hohen Betriebsfrequenz der EVG nicht mehr wahrnehmbar. Tatsache ist, dass heutige Leuchtstoffe so träge sind, dass Flimmern auch bei 50-Hz-Be-trieb kaum ein Thema ist.Moderne EVG sind auch mit der soge-•nannten Cut-off-Technologie verfügbar, die die Kathodenheizung abschaltet, sobald die Lampe gezündet hat. Das ist eine Ei-genschaft, die bei induktiven Geräten zur Anwendung kommt, seit es diese Geräte gibt.Die Lebenserwartung der Leuchtstofflam-•pen ist beim Betrieb am EVG etwa 30 %

länger – vorausgesetzt, die EVG verfügen über den sogenannten Warmstart. Das gilt, wenn der Vergleich mit Glimm-starten gemacht wird, nicht aber beim Einsatz elektronischer Starter.EVG sind auch mit Sofortstart-Fähigkeit •verfügbar. Bei elektronischen Startern gibt es das auch. Defekte Lampen werden automatisch ab-•geschaltet, statt die Anwesenden durch das ständige Aufblitzen fortwährender Neu-startversuche zu nerven und während des-sen auch noch im Vorschaltgerät erhöhte Verluste zu verursachen. Elektronische Starter verfügen ebenfalls über diese Technik.Die neuen, ausschliesslich für den Betrieb •an EVG vorgesehenen, nur 16 mm dicken T5-Lampen sind noch effizienter. Das gilt, wenn die Umgebungstemperatur etwa 35 °C beträgt, was bei Einbau-leuchten zutrifft, und wenn Lampen der Typenreihe »T5HE« (High Effi-ciency) gewählt werden. Die helleren «T5HO»-Lampen (High Output) ha-ben schlechtere Lichtausbeuten als die konventionellen T8-Lampen.

EVG können durch Dimmbarkeit und da-•mit einer Konstantlicht-Regelung zusätz-lich Energie sparen. Da werden gleich zwei wichtige Tatsachen unterschla-gen: Dimmbare EVG sind im Preis doppelt so hoch wie normale EVG und die Lichtausbeute geht drastisch zurück bei der Dimmung. Zudem ha-ben dimmbare EVG recht hohe Be-reitschaftsverluste, wenn sie nicht ganz abgeschaltet werden.

Effizienz im Labor untersuchtWie schon erwähnt, heisst es überall, ein EVG habe wesentlich geringere innere Verluste als ein VVG! Das wollten ein paar Skeptiker wirklich wissen. Bei ei-nem unabhängigen akkreditierten Licht-labor wurden vom Deutschen Kupferin-stitut DKI und der Firma M & R Multi-tronik Messungen in Auftrag gegeben, um die prinzipiellen Potenziale zweier recht verschiedener Energiesparmetho-den in der Beleuchtungstechnik besser abschätzen zu können.

Alle Lampen wurden gemäss Norm (IEC 60081) bei einer Umgebungstem-

T5Lampen.xlsm eta-Dia-P% 27.11.2010

0lm/W10lm/W20lm/W30lm/W40lm/W50lm/W60lm/W70lm/W80lm/W90lm/W

0% 25% 50% 75% 100% 125%

Lichtausbeute

PSys/PSys(UN)

T8-Lampe 58W mit KVG EEI=DT8-Lampe 58W mit KVG EEI=CT8-Lampe 58W mit VVG EEI=B2T8-Lampe 58W mit VVG EEI=B1T5-Lampen 2*35W, Doppel-EVG A1, 25°CT5-Lampen 2*35W, Doppel-EVG A1, 35°CGrenze EEI=A1 nach Norm (25°C)Grenze EEI=A1 bei 35°C

Elektronische Starter mit unterschiedlichen, frei wählbaren Eigenschaften.

Effizienzen verschiedener Systeme mit Leuchtstofflampen T5 und T8, aufgetragen über der relativen Systemleistung.

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peratur von 25 °C gemessen, bei der sie im Allgemeinen den besten Wirkungs-grad entwickeln. Die T5-Lampen wur-den darüber hinaus, abweichend von der Norm, auch noch bei einer Umgebungs-temperatur von 35 °C gemessen, da sie aus guten Gründen auf diese Temperatur hin optimiert sind.

Die Ergebnisse sind zusammenfassend in Bild 5 dargestellt, wo die Effizienz der Systeme über der jeweiligen elektrischen Leistungsaufnahme aufgetragen wurde. Hieraus wird ersichtlich:

Die Effizienz eines jeden T8-Systems •nimmt beim Drosseln der Leistung zu. Die T5-Lampen weisen das umge-•kehrte Verhalten auf: Die Effizienz nimmt beim Dimmen ab. Dieses Ver-halten ist «normal» und lässt sich üb-rigens auch an dimmbaren Kompakt-Leuchtstofflampen (KLL) beobachten.Die bei 35 °C gegenüber 25 °C bessere •Effizienz der T5-Lampen ist deutlich zu erkennen. Weil ein direkter Ver-gleich der Systeme nicht taugt, da es keine T5-Lampen und T8-Lampen mit jeweils gleicher Nennleistung gibt, wurde die Lichtausbeute über der re-lativen Systemleistung aufgetragen.Unter der relativen Systemleistung ist •bei den T8-Systemen das Verhältnis der im jeweiligen Punkt gemessenen Leistungsaufnahme zu der bei Nenn-spannung gemessenen Leistungsauf-nahme desselben Systems zu verstehen (Bezugspunkt 100 % liegt z. B. beim KVG EEI = C bei 69 W, des VVG EEI = B1 bei 61,4 W, was den Systemmess-werten bei 230 V entspricht).Beim T5-System ist hierunter das Ver-•hältnis der im jeweiligen Punkt gemes-senen Leistungsaufnahme zu der im ungedimmten Zustand gemessenen Leistungsaufnahme zu ver stehen.

Beobachtungen:Das gemessene T5-System übertrifft •die Mindestanforderungen bei Weitem.Man sieht jetzt noch deutlicher, dass •die Effizienz der T8-Systeme beim Drosseln der Leistung zunimmt und bei Überlast unverhältnismässig stark abfällt, die Effizienz des T5-Systems jedoch bei voller Last am besten ist und beim Dimmen abfällt.Bei voller Last und 25 °C Umgebungs-•temperatur ist das T5-System etwa gleich gut wie das beste T8-System (EEI = B1).Bei voller Last und 35 °C Umgebungs-•temperatur ist das T5-System um ≈ 10 % effizienter als das beste T8-System (EEI = B1) bei 25 °C.Bei Reduktion bzw. Dimmung auf •

≈ 75 % (hier der jeweils bei 230 V bzw. ungedimmt gemessenen elektrischen Leistung, nicht des Lichtstroms) ist die Effizienz des besten T8-Systems etwa gleich der des T5-Systems bei 35 °C.Bei Reduktion bzw. Dimmung auf •≈ 60 % fällt das T5-System auch hinter ein T8-System mit einem uralten KVG EEI = D zurück.Bei Reduktion auf ≈ 50 % endet der •mögliche Anwendungsbereich der Spannungsabsenktechnik. Die Lam-pen verlöschen sonst vollständig. Weitergehende Dimmung ist nur mit dimmbarem EVG möglich.

Verluste durch Verluste ersetzen?Dimmbare EVG benötigen zusätzlich zur Energieversorgung eine Steuerlei-tung. Die Energieversorgung muss dabei ständig unter Spannung bleiben, damit die Elektronik bereit ist, auf die Signale aus der Steuerleitung zu reagieren. Die Stellung «Licht aus» entspricht daher le-diglich der «Dimmstufe 0», in der noch immer die Kathoden beheizt werden, was im Dimmbetrieb erforderlich ist, also vergleichsweise beim Auto «Leer-lauf im Stillstand», nicht etwa «Motor aus». Neuere EVG verfügen über eine «echte» Funktion «Licht aus», wobei hier die Bereitschaftsverluste unter 1 W liegen. Sofern die Dimmbarkeit als Ener-giesparmassnahme eingesetzt wird, soll-ten die Leuchten bei Nichtgebrauch ganz abgeschaltet werden. Es ist auch zu berücksichtigen, dass ein EVG gemäss der Verordnung 2000/55/EU in Klasse A1 fällt, sobald es

sich mindestens bis auf 10 % herunter-•dimmen lässt,bei Einstellung auf volle Helligkeit die •Bedingungen der Klasse A3 erfüllt undbei 25 % Helligkeit nicht mehr als •50 % der Leistung der Klasse A3 auf-nimmt.

Als Einziges ist diese Definition in die neue Verordnung 245/2009 übernom-men worden. Ansonsten wurden die Be-wertungsmassstäbe für Lampen und Vorschaltgeräte voneinander getrennt und völlig neu angelegt. Also ist ein A1-EVG bei voller Leistung nicht besser als ein A3-EVG, und beim Dimmen verliert es noch einmal die Hälfte seiner Lichtaus-beute. In strichpunktierten Linien ist die-se Anforderung im Diagramm einmal für Messung bei 25 °C und einmal bei 35 °C zur Orientierung mit aufgenommen. Ne-benbei, da schneiden LED-Leuchten viel besser ab, denn deren Lichtausbeute steigt sogar an, wenn sie gedimmt wer-

Auch bei Dimmung auf 1 % der Helligkeit bleiben 13 % des Stromverbrauchs stehen.

den, weil die Durchflussspannung der LED sinkt. In Grossraumbüros und Schulzimmern scheint eine Konstant-lichtregelung jedoch weit über das Ziel hinaus zu schiessen. Wenn man hier dafür sorgt, dass sich das Licht – gegebenenfalls gruppenweise – vollständig abschaltet, wenn kein Kunstlicht gebraucht wird, spart man unter Umständen am meisten. Leuchten, die sich wirklich problemlos bis auf 1 % dimmen lassen, werden sich aber vor allem für Vortragssäle eignen. Dabei geht es jedoch nicht um Energie-einsparung, sondern darum, dass für be-stimmte Zwecke eben ein sehr schwaches Licht benötigt wird.

FazitDas Energiesparpotenzial dimmbarer EVG ist recht begrenzt. Wer Energie sparen will, setzt sinnvollerweise auf eine Kombination aus Spannungsabsenktech-nik und anschliessender gruppierter Ab-schaltung. Wenn dies nicht reicht, ist eine Technik anzuwenden, die mit kleins-ten Bereitschaftsverlusten auskommt. Kommen KVG oder besser eben VVG zum Einsatz, sind elektronische Starter sehr zu empfehlen, da sie bei häufigen Schaltungen sowohl Lampen als auch Nerven schonen und einen flackerfreien Start ermöglichen. Bei Konstantlicht-regelung kommen häufig gedimmte Leuchtstofflampen zum Einsatz. Hier könnte es sinnvoll sein, den tatsächlichen Energiegewinn ernsthaft zu prüfen, weil Leuchtstofflampen, wie gezeigt, bei einer Dimmung auf 20 % einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad aufweisen.

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OSRAM LED-Module hinterleuchten den Siemens-

Schriftzug am neuen Parkhaus des Hauptsitzes

der Siemens-Division Building Technologies in Zug,

Schweiz und zeigen: Die Zukunft des Lichts ist im

Jetzt angekommen. Mit kompakten LED-Modulen,

die besonders langlebig sind. Schnee, Kälte und

Regen zeigen sie durch ihre extreme Widerstands-

fähigkeit und Robustheit die kalte Schulter. Dabei

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Aussergewöhnliches Lichtprojekt in Zug Die Fassade des neuen Parkhauses am Hauptsitz der Siemens-Division Building Technologies in Zug wird mit speziellen LED-Leuchten in Szene gesetzt. Das Pro-jekt wurde von Traxon Technologies, ei-nem Joint-Venture der Siemens-Tochter-firma Osram umgesetzt. Die insgesamt 25 900 LED betonen die architektonisch harmonische Gebäudestruktur und leisten so ihren Beitrag zu einem attraktiven und modernen Erscheinungsbild des Areals.

Das Beleuchtungskonzept umfasst 1230 LED-Leuchten des Typs Liner XB von Traxon, die aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau alle beliebigen Farbtöne generieren können. Die Liner XB sind mit Hochleistungs-LED bestückt und erzie-len so eine hohe Lichtausbeute. Die asym-metrischen Optiken der LED ermögli-chen eine gleichmässige und intensive Be-leuchtung, die sowohl bezüglich Farbe als auch Intensität flexibel gesteuert werden kann. Dabei bleiben die Betriebskosten der Fassadenbeleuchtung wegen der ener-gieeffizienten LED-Leuchten sehr nied-rig: Der Strombedarf für die Lichtinstalla-tion beträgt pro Betriebsstunde nur 39.2 kW, was etwa dem Stromverbrauch von 20 Wasserkochern entspricht. Neben vier

Standardmassen kommen im Zuger Park-haus auch speziell für dieses Projekt entwi-ckelte Sonderlängen der Liner-XB-Leuch-ten zum Einsatz. Gesteuert wird die Lichtinstallation von der Software Ligh-ting Application Suite, die auf einem Ligh-ting Control Server LCS1 läuft. Für die flexibel ansteuerbaren Lichteffekte auf der Fassade sorgen ausserdem vier DMX-Controller Butler XT. Geplant ist, die Lichtinstallation direkt mit dem Gebäu-demanagementsystem zu verknüpfen.

In einer ersten Phase wird die Fassa-denbeleuchtung statisch betrieben (d. h. ohne Farbwechsel und Lichteffekte).

Building Technologies arbeitet allerdings eng mit den Stadtbehörden zusammen, um ein Gesamtkonzept für die Beleuch-tung der Stadt Zug zu entwickeln, das in Zukunft auch einen dynamischen Betrieb ermöglichen soll. Die Aussenhaut des Gebäudes ist aus Streckmetall-Feldern, welche eine natürliche und energieeffizi-ente Belüftung des Parkhauses ermögli-chen. Das Parkhaus ist seit Juni 2010 in Betrieb. Im Erdgeschoss befindet sich das Personalrestaurant «five moods».

www.siemens.com/buildingtechnologies


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GefahrSchweizer Bauarena mit

LED-Fassadenbeleuchtung

100 LED-Lichtlinien hüllen die Bauarena in Volketswil bei Nacht in einen dynami-schen Lichterglanz. Dabei sind die roten Farbsequenzen optimal auf das Logo der Bauarena abgestimmt. Die einmalige Lichtinstallation von Zumtobel steigert die Attraktivität des Gebäudes. Sie unter-streicht den Stellenwert einer hochwerti-gen Fassadenbeleuchtung als Aufmerk-samkeitsmagnet und Imageträger. Dank der intelligenten Steuerung lassen sich – auf Wunsch – sogar bis zu 15 verschiedene Lichtstimmungen erzeugen.

Das Gebäude der Bauarena fällt allein durch die Grösse auf, 25 000 m2 verteilt auf fünf Stockwerke. Präsent liegt das überregionale Kompetenzzentrum für alle Themen rund ums Bauen in zweiter Reihe, an einer der Hauptverkehrsach-sen von Volketswil. Lichtplanerin Linda Bohorc von Hefti Hess, Martignoni Zü-rich AG, hat das Beleuchtungskonzept entworfen. Knapp 100 fensterhohe und farbveränderliche LED-Lichtlinien Hilio, mit je 100 W Leistung, wurden an den vier Fassadenflächen des Gebäude-kolosses montiert. Passend zum roten Bauarena-Logo leuchten sie bei Nacht in unterschiedlicher Intensität. Um eine optimale Farbmischung zu erreichen und um zu verhindern, dass einzelne LED-Lichtpunkte sichtbar sind, wurde für die Fertigung ein satiniertes Linear-rohr verwendet. Inkludierte Kühlkörper in Form eines Aluminiumprofils garan-tieren eine ausreichende Kühlung der LED-Module. Eine über die Haustech-nik steuerbare DMX-Anlage sorgt für spannende Helligkeitswechsel der ein-zelnen LED-Lichtlinien.

Bei Bedarf können auf dem DMX- Recorder bis zu 15 verschiedene Licht-stimmungen hinterlegt und abgerufen werden. Die Auswahl an professionell ge-steuerten Farb- und Helligkeitswechseln erlaubt ein facettenreiches Lichtensemb-le und lässt Gebäude harmonisch in Er-scheinung treten. Die Möglichkeiten sind vielseitig – sogar Jahreszeiten liessen sich auf der Fassade mit warmen und kalten Farbtönen gut nachempfinden.

Architektur und Licht spielen bei der Bauarena perfekt zusammen. Mit dem Anspruch an eine werbewirksame Fassa-de entwarfen die Architekten ein mög-lichst homogenes Fassadenbild, das gleichzeitig die unauffällige Konstruk-tion der Leuchten ermöglicht. Die Lö-sung ergibt sich aus dem Zusammen-spiel zweier unterschiedlicher Architek-turebenen: Die vordere Ebene aus gelochtem Trapezblech hat die Funktion eines transparenten Vorhangs und dient zugleich als Sonnenschutz. Je nach Blickwinkel offenbart das Blech die da-hinter liegende zweite Ebene der Fassa-de, die in dunkler Farbe gehalten ist und dadurch die starke Wirkung der Fenster reduziert. Dank der dynamischen Be-leuchtung verliert die Lochblechfassade ihre statische Geschlossenheit. Die nächtliche Lichtinstallation lässt das Licht neben den Fensteröffnungen pul-sieren und dadurch interessante Licht- und Spiegeleffekte entstehen.

www.zumtobel.com/hilio


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Kosten und Energie sparen in der öffentlichen Beleuchtung

Beleuchtung bringt SicherheitFür Gemeinden, politische Entscheidungsträger und Elektrizitätswerke ist die sichere öffentliche Beleuchtung eine Herausforderung. Die Zusammenarbeit mit Experten ist dabei unerlässlich. Je nach Beleuchtungssystem lassen sich bis zu 60 % Energie einsparen. Die hohe Lebenserwartung von neuen Beleuchtungstechniken, verbunden mit kleinen Unterhaltskosten, senken längerfristig die Kosten.

Nur Spezialisten wissen um die Bedeutung der öffentlichen Beleuchtung, der Durchschnittsbürger nimmt sie als Selbstverständlichkeit wahr. Jedermann erwartet, dass auch nachts Strassen, Quartierwege, Sportplätze, Flughäfen, Fabrikgelände, Parkanlagen und Stadtzentren genügend hell ausgeleuchtet sind. Es ist eine Tatsache, nur bei ausreichender Beleuchtung fühlt sich der Mensch sicher. Ausgefallene Lampen auf einem Weg oder in einem Gebäude führen zu Unsicherheit. Auch eine schummrige Beleuchtung lässt Zweifel an der Sicherheit des Umfeldes aufkommen. Um der Bevölkerung die erwartete Sicherheit zu gewährleisten, haben Entscheidungsträger von Gemeinden, Städten und Elektrizitätswerken die Frage zu beantworten, was für Beleuchtungssysteme wir einsetzen wollen. Die Art der Leuchten hat natürlich Einfluss auf die Investitions

kosten aber auch auf den Energieverbrauch und den Unterhalt. Den letzten beiden Punkten kommt eine immer grössere Bedeutung zu.

Rat von ExpertenWird über einen Neubau oder eine Sanierung einer öffentlichen Beleuchtung nachgedacht, spielen mindestens neun Punkte eine wichtige Rolle:

Wie hoch dürfen die Investitionskos•ten sein?Wie hoch ist der ästhetische Aspekt •der Leuchten zu werten?Wie viel Energie lässt sich gegenüber •bestehenden Anlagen sparen?Wie hoch ist ihre Lebenserwartung?•Wie hoch sind unerwünschte Licht•emissionen?Wie aufwendig ist der Unterhalt der •Leuchten?Wie einfach sind die Leuchten zu •montieren?

Wie wirkt die Beleuchtung auf die •Umwelt?Ist eine Teilabschaltung vorgesehen •oder sollen die Leuchten gar dimmbar sein?

Die Auslegung einer öffentlichen Beleuchtung ist nicht mit einer Raumbeleuchtung zu vergleichen. Es geht hier um viel mehr Geld und vor allem um eine sehr langfristige Investition. Dabei spielen viele Faktoren hinein, die nur ein Spezialist, der sich täglich mit Beleuchtungstechnik auseinandersetzt, richtig einordnen kann. Entscheidungsträger sind über Vor und Nachteile der verschiedensten Beleuchtungssysteme objektiv zu beraten. Die Entscheidungsfindung liegt natürlich immer auch in der Festlegung der Investitionskosten und bei längerfristigerer Denkweise in den Betriebskosten der Anlagen. So gibt es Gemeinden, welche

Über Elektron AGDas Schweizer Handels-, Dienstleistungs- und Engineering-Unterneh-men Elektron AG mit Sitz in Au-Wädenswil (ZH) wurde 1951 gegrün-det. Es ist heute mit innovativen und traditionellen Produkten national und über die Landesgrenzen hinaus in den Technikbereichen Antrieb, Gebäude, Kommunikationstechnik, Leistungstechnik und Lichttechnik tätig. Für die Elektron AG arbeiten rund 70 Mitarbeiter, 16 davon in der Lichttechnik. Als erfahrener Spezialist für die professionelle Aussenbeleuchtung und Marktführer für Strassenbeleuchtung in der Schweiz bietet Elektron «Full Service» aus einer Hand: Beratung und Betreuung sind bei Elektron stets persönlich. Seine langjährige Kom-petenz und das fundierte Fachwissen stellt Elektron zahlreichen Fach-gremien wie der Schweizer Licht Gesellschaft, SLG, oder der Schwei-zer Agentur für Energieeffizienz, S.A.F.E. zur Verfügung und leistet dabei im Bereich der zukunftsweisenden und energieeffizienten LED-Technik wertvolle Aufklärungsarbeit, die auch der öffentlichen Hand und somit der breiten Bevölkerung zugute kommt.Mehr Informationen unter: www.elektron.ch

LED-Board eines LEDGINE Leuchten Moduls.


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Musterstrasse Bern, links vor dem Einsatz der LED-Beleuchtung und rechts mit LED-Beleuchtung.

die Beleuchtung aus kosten- und ener-giesparenden Gründen nachts ab einer gewissen Zeit gänzlich abstellen, wäh-rend andere eine Teilabschaltung vor-nehmen oder als beste Variante ein Dimmen der Leuchten bevorzugen. Ein effizientes Dimmen ist nur bei LED-Leuchten möglich. Besonders umweltbewusste Ortschaften wie bei-spielsweise Bern oder Igis haben eine mutige Entscheidung getroffen: Sie stellen ihre Beleuchtungssysteme auf die zukunftsweisende LED-Technolo-gie um.

Sicherheit der BevölkerungAktuell werden über 80 Musterstras-sen in der Schweiz getestet, welche mit LED-Leuchten ausgestattet wurden. Die Resultate sind verblüffend: Es kann zwischen 40 ... 60 % Energie ge-spart werden! Das weisse LED-Licht lässt Strassen heller erscheinen. Hier ist zu erwähnen, dass mit LED-Leuch-ten eine viel zielgerichtetere Ausleuch-tung als mit herkömmlichen Entla-dungslampen möglich ist. LED-Leuchten erlauben auch eine verblüffend konstante Helligkeit im

gesamten Bereich und strahlen z. B. in Richtung der Häuser nur ganz wenig Licht ab. Es zeigt sich, dass die Rück-meldungen aus der Bevölkerung be-züglich neu realisierter Strassen- und Platzbeleuchtungen mit LED-Leuch-ten durchwegs positiv beurteilt wer-den. Die Helligkeit und das weisse Licht der LED-Leuchten gefallen. Quartieranwohner berichten beispiels-weise von Häuserfassaden, die nicht mehr hell beleuchtet sind, weil die LED-Leuchten ihr abgegebenes Licht sehr scharf auf den Weg fokussieren. Der abendliche Spaziergang mit dem Hund wird sicherer, die störende Lichteinstrahlung ins Schlaf- und Wohnzimmer fällt weg.

Blick in die ZukunftLED ist die Technologie der Zukunft und dies aus vielen Gründen. LED ist die Abkürzung für Light Emitting Diode, auch Leuchtdiode genannt. Eine LED-Leuchte besteht aus einer Vielzahl einzelner Leuchtdioden, die sich mit ei-nem speziellen elektronischen Vor-schaltgerät stufenlos von 0 ...100 % dim-men lassen. Dieser weite Dimmbereich

bei fast proportionaler Energieaufnah-me ist bei keiner anderen Beleuchtungs-technik möglich. LED können auch in verschiedenen Farbtönen zwischen Kalt-weiss bis Warmweiss erworben werden. Die Lebenserwartung bei einer LED-Strassenbeleuchtung wird heute mit rund 50 000 Stunden angegeben. Es ist kein Unterhalt der LED und Elektronik nötig.

Um rechtzeitig für den Wandel ge-rüstet zu sein, haben die beiden Exper-ten für Strassenbeleuchtungen, Philips und Elektron, anlässlich der city. people.light Tour (www.cpltour.phi-lips.com) die öffentliche Hand aufge-klärt. Während verschiedenen Veran-staltungen in der Schweiz informierten Experten der Unternehmen über die neusten Trends in der Strassenbe-leuchtung. Unter den Gästen waren vorwiegend Entscheidungsträger von Gemeinden und Elektrizitätswerken. Als Gastreferent erzählte Ernst Sie-genthaler, Energie Wasser Bern, von den Erfahrungen seiner Stadt mit ei-ner LED-Musterstrasse. Auf Anfrage sind Präsentationsunterlagen erhält-lich.

Über Philips AGRoyal Philips Electronics mit Hauptsitz in den Niederlanden ist ein Unternehmen mit einem vielfältigen Angebot an Pro-dukten für Gesundheit und Wohlbefinden. Als weltweit führender Anbieter in den Bereichen Healthcare, Lifestyle und Lighting integriert Philips - im Einklang mit dem Markenversprechen «sense and simplicity»-Technologien und Design-Trends in neue Lösungen. Philips beschäftigt in mehr als 60 Ländern weltweit etwa 118 000 Mitarbeiter. Mit einem Um-satz von 23 Milliarden Euro im Jahr 2009 ist das Unternehmen marktführend in den Bereichen Kardiologie, Notfallmedi-zin und bei der Gesundheitsversorgung zuhause ebenso wie bei energieeffizienten und innovativen Lichtlösungen sowie Lifestyle-Produkten für das persönliche Wohlbefinden. Ausserdem ist Philips führender Anbieter von Flat-TV, Rasierern und Körperpflegeprodukten für Männer, tragbaren Unterhaltungs- sowie Zahnpflegeprodukten. Die Schweizer Niederlas-sung von Philips beschäftigt in Zürich und Gland rund 250 Mitarbeiter. Mehr über Philips im Internet: www.philips.ch


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Erstes Weisslicht-OLED-Modul

Wissenschaftler von Philips Research haben das erste OLED-Modul (Organic Light Emitting Diode) entwickelt, das mit 230 Volt Netzspannung betrieben werden kann. Der Prototyp macht den Weg frei für OLED-Systeme, die direkt an die im Haushalt üblichen Steckdosen angeschlossen werden können, ohne dass Netzgeräte notwendig wären, die in der Regel die Designfreiheiten einschränken. Weiterhin wird für die Leuchtenkonst-ruktion die Anzahl der benötigten Bau-teile reduziert, was die Entwicklung künf-tiger OLED-Systeme für Serienanwen-dungen vereinfachen kann.

OLED ermöglichen vollständig neue Varianten der Beleuchtung. Wie LED basieren auch OLED auf Halbleiter-

technologie, die eine extrem effiziente Lichtausbeute bietet – und somit dazu beiträgt, die Kosten sowie auch die öko-logischen Auswirkungen der Beleuch-tung zu reduzieren. Doch im Gegensatz zu LED und herkömmlichen Glühlam-pen geben OLED Licht über eine grös-sere Fläche ab. Das erzeugte Licht hat eine natürlich weiche und angenehm diffuse Charakteristik. Ausserdem ist es blendfrei. OLED sind extrem flach und erlauben daher die Integration in viele Oberflächen sowie den Entwurf von Lichtquellen in einer Vielzahl von unter-schiedlichen Formen und Grössen.

Darüber hinaus lassen sich OLED vollständig dimmen und können viele verschiedene Lichtfarben erzeugen, dar-

unter auch hochwertiges weisses Licht, das Anwender von den herkömmlichen Lichtquellen kennen und schätzen. Dies macht OLED äusserst attraktiv für allge-meine Beleuchtungsanwendungen.

Bisher erforderten die physischen Ei-genschaften von OLED jedoch einen Be-trieb mit einer Niedervolt-Gleichstrom-quelle. Dagegen können die von Philips Research entwickelten wechselstrombe-triebenen Weisslichtmodule nun direkt mit Netzspannung betrieben werden.

Der Wegfall von Treiberelektronik bringt Herstellern von Beleuchtungslö-sungen verschiedene Vorteile. Die An-zahl der Bauteile in einem fertigen Sys-tem wird reduziert, was die Systeminte-gration und die Montage vereinfacht. Weiterhin wird die Zuverlässigkeit des Endprodukts erhöht und kürzere Markt-einführungszeiten werden ermöglicht. Darüber hinaus ergeben sich mehr De-signmöglichkeiten und der Bereich po-tenzieller OLED- Anwendungen wird erweitert.

Philips begann 1991 mit der Erfor-schung von OLED. Heute gehört Phi-lips Lighting mit der Produktfamilie Lumiblade zu den führenden Herstel-lern der OLED-Beleuchtungstechnolo-gie. Dieser jüngste Durchbruch ist ein bedeutender Schritt hin zu neuen Lumi-blade-Systemen, mit denen die Lebens-qualität der Menschen durch Licht ver-bessert werden kann.

www.lumiblade.com

Positive Marktprognosen für LED Beleuchtungssysteme «In fünf Jahren sind 80 Prozent aller neu-en Lichtinstallationen mit LED ausge-stattet», sagt Dr. Michael Kramer, stellver-tretender Vorsitzender des VDI-Fach-bereiches Optische Technologien. «Die herkömmliche Glühlampe, die zu 95 Pro-zent Wärme und nur zu fünf Prozent Licht produziert, ist nicht nur aufgrund der einschränkenden Gesetzgebung auf dem Rückmarsch.»

LED sind laut Kramer einfach die in-telligentere Lösung. Schon deshalb, weil sie zu 50 Prozent Licht und nur zu 50 Prozent Wärme produzieren. Hinsicht-lich ihrer Effizienz sind sie der Leucht-stofflampe ebenbürtig. Aufgrund der ak-tuellen Marktdaten werden LED in Eu-

ropa überdurchschnittlich wachsen. So ist beispielsweise der Markt der her-kömmlichen Wohnraumleuchten im Jahr 2009 um acht Prozent, der gesamte Be-leuchtungsmarkt gar um 15 Prozent geschrumpft. Der Markt der LED ist hingegen im gleichen Zeitraum um 24 Prozent gestiegen. McKinsey und die Wirtschaftwoche prognostizierten eine Umsatzentwicklung für LED-Lampen in Europa von 300 Mio. Euro im Jahr 2010 auf 1,9 Mrd. Euro in 2015. Für Deutsch-land sieht Kramer aktuell eine differen-zierte Marktdurchdringung bei LED. So werden diese neuen Beleuchtungssyste-me derzeit stärker in Büros eingesetzt als in privaten Haushalten.

«Für den privaten Nutzer fehlt es noch an Normen und Qualitätsgütesiegeln. Daran wird gearbeitet. Es muss eine Abgrenzung von Qualitäts- zu Billigmarktprodukten geben, denn die sind zu 80 Prozent Schrott. Auch der höhere Anschaffungs-preis ist bisher ein Hemmnis, aber ein Preissturz auf Cent-Niveau ist nicht auszuschliessen.» Auf der Herstellerseite sieht Kramer ebenfalls unterschiedliche Entwicklungen. Während grössere An-bieter wie Osram oder Philips auf das er-wartete Marktwachstum gut vorbereitet sind, ist die Entwicklung bei kleineren Herstellern noch nicht angekommen.

www.vdi.de


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Pilotproduktionslinie für OLED in Regensburg Osram und seine LED-Tochter Osram Opto Semiconductors treiben den Tech-nologiewandel im Lichtmarkt voran und bauen dazu in Regensburg eine Pilot-produktionslinie für organische LED (OLED) auf. «Mit der Linie wollen wir die Technologie und die Fertigungspro-zesse zügig weiterentwickeln und eine Vorstufe zur Massenfertigung errei-chen», sagt Martin Goetzeler, CEO von Osram. In den neuen Standort in Re-gensburg werden über die nächsten drei Jahre mehr als 50 Millionen Euro für die OLED- Pilotproduktionslinie sowie für die anwendungsbezogene Entwicklung von LED investiert. Die Inbetriebnah-

me der Linie ist für Mitte 2011 vorgese-hen.

Ein Schwerpunkt in Regensburg wird die Weiterentwicklung der Fertigungs-prozesse an der Pilotproduktionslinie sein, um in einem nächsten Schritt eine OLED-Fertigung aufzubauen. Gleich-zeitig können weitere Schritte der OLED-Produktentwicklung bei Hellig-keit, Ef zienz und Lebensdauer in die Fertigungstechnologie nahtlos übernom-men und so die Herstellungskosten lang-fristig gesenkt werden.

An dem neuen Standort werden in der ersten Ausbaustufe etwa 200 Mitarbeiter beschäftigt. Mit steigendem Bedarf wer-

den entsprechend weitere Arbeitsplätze entstehen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) treibt in einer Innovationsallianz gemeinsam mit herstellenden und anwendenden Unter-nehmen Forschung und forschungsnahe Investitionen im Bereich der organischen Elektronik voran. Als bedeutender Opto-halbleiter-Hersteller betreibt Osram Pro-duktionsstätten für LED und OLED in Europa. Annähernd die Hälfte der Inves-titionen in Forschung und Entwicklung iessen bei Osram in die Erforschung von LED und OLED.

www.osram.de

Flexcon vereinfacht die Konfiguration von Beleuchtungsanlagen Mit Flexcon hat die Siemens-Division Building Technologies eine Lösung ent-wickelt, mit der sich Beleuchtungsanla-gen exibel und ef zient kon gurieren lassen. Das System ermöglicht dabei op-timale Beleuchtungsbedingungen und sorgt für einen wirtschaftlichen und e-xiblen Betrieb der Lichtanlagen in Bü-rogebäuden, Zweckbau und Industrie.

Rund 28 Prozent der gesamten in Ge-bäuden eingesetzten elektrischen Ener-gie wird für die Beleuchtung verwendet. Durch eine bedarfsgerechte und auto-matisierte Beleuchtungssteuerung lassen sich nachhaltige Energieeinsparungen erzielen. Der DALI-Controller-4 ist das zentrale Element des Systems und kom-muniziert über die DALI- Leitungmit den Eingabegeräten: dem DALI- Tastereingang (4-fach) und dem DALI-Kombisensor. Insgesamt lassen sich da-mit vier DALI-Linien mit bis zu 256 Leuchten steuern. Die Funktionen des Controllers umfassen Szenen- und Se-quenzsteuerung, eine Konstantlichtre-gelung über Lichtfühler sowie das Schal-ten und Dimmen über Bedientasten.

Daneben sind eine Zentralfunktion (Zentral Aus) sowie eine präsenz- und zeitabhängige Lichtsteuerung, beispiels-weise für das Treppenhaus oder den Flur, vorgesehen. Die Spannungsversorgung der Elektronik und der DALI-Linien ist über ein integriertes Netzgerät für 230 V im Controller-4 enthalten. Flexcon wird mit der neuen, gleichnamigen Soft-ware in Betrieb genommen. Für die Kon guration der Beleuchtungsanlagen sind keine aufwendigen Schulungen

oder spezielle Software-Kenntnisse er-forderlich – der An wender wird intuitiv durch die einzelnen Arbeitsschritte ge-führt. Die Kon gu ration erfolgt gröss-tenteils mittels Drag & Drop – unter-stützt durch den Grundrissplan eines Raums. Die Beleuchtungsanlagen lassen sich mithilfe der Software einfach und energieef zient betreiben und exibel an neue Anforderungen anpassen.

www.siemens.ch


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Energie- und Leistungsbedarf für Elektroautos

Ladestationen für die Elektromobilität Noch ist die Elektromobilität auf den Zürcher Strassen Zukunft. Bei der Planung der entsprechenden Infrastruktur beginnt die Zukunft heute. Gefragt sind nachhaltige und innovative Lösungen, die gleichzeitig bezahlbar sind.

Im November 2008 haben die Stimm-berechtigten der Stadt Zürich die Ver-ankerung der Nachhaltigkeit und der 2000-Watt-Gesellschaft in der Ge-meindeordnung beschlossen. Die Stadt misst dem Einsatz von Elektrofahrzeu-gen zur Erreichung der 2000-Watt-Ge-sellschaft eine zweifache Bedeutung zu: Erstens sind sie deutlich effizienter als Fahrzeuge mit einem Verbrennungs-

motor, zweitens sind sie aus heutiger Sicht für einen vollständigen Ersatz fossiler Treibstoffe unabdingbar. Im Juli 2010 gab der Stadtrat auf Antrag der ewz-Arbeitsgruppe Elektromobilität grünes Licht für die Teilnahme am Pi-lotversuch mit zehn «Smart Fortwo Electric Drive».

Mercedes-Benz Schweiz AG, ewz mit den beteiligten Dienstabteilungen und

die weiteren Projektpartner werden die im Verlauf des Pilotprojektes gemach-ten Erfahrungen regelmässig austau-schen. Die Stadt und ewz versprechen sich vom Pilotprojekt wertvolle Er-kenntnisse für die Planung und den Aufbau einer bedarfsgerechten Infra-struktur. Zudem sollen die Alltagstaug-lichkeit der Fahrzeuge und die Kun-denbedürfnisse praxisnah ermittelt wer-den.

ewz schätzt den Anteil elektrisch be-triebener Fahrzeuge bis in zehn Jahren auf 6,5 % und bis in 20 Jahren auf 34 % (inkl. Plug-in-Hybrid PHEV). Die Inf-rastruktur muss deshalb geplant wer-den. Die Schaffung von Lademöglich-keiten ist ein zentraler Punkt. Da der Ladevorgang eines Elektroautos relativ lange dauert, müssen Ladestationen dort platziert werden, wo Fahrzeuge längere Zeit herumstehen: in Parkgara-gen, Parkhäusern und zu Hause.

Energiebedarf und LadeleistungDurchschnittlich legt ein Fahrzeug 40 km pro Tag zurück. Der dafür benötig-te Energiebedarf beträgt ca. 8 kWh. Die Batteriekapazität der meisten Elek-trofahrzeuge beträgt ca. 16 kWh bei ei-nem Gewicht von 160 kg.

Der Elektroplaner muss für Neubau-ten und Erweiterungen abschätzen, wie sich der Leistungsbedarf künftig entwi-ckelt. Die Ausrüstung von Tiefgaragen und Parkplätzen mit Ladeanschlüssen kann schrittweise und bedarfsgerecht erfolgen:

Sinnvoll ist die frühzeitige Planung •eines Verteilsystems, damit die Wege für Stromschienen oder Kabelprit-schen freigehalten werden Messung und Verrechnung erfolgt •pro Anschluss per Pauschalbetrag oder Verrechnung direkt auf den Mieterzähler. Ein BUS-System wäre eine weitere AlternativeJe nach gewünschter Ladedauer ergibt sich die benötige Ladeleistung.

Einsatz Ladedauer (40 km) Steckdose/Anschluss Kriterien

Lang

zeit-

lad

ung Wohn- und

Arbeitsort

4 Std. 10 A: 2,3 kW Bei geringer Leistung, schont Batterie und Stromnetz2,2 Std. 16 A: 3, 7 kW

Schn

ell-

ladun

g Wohn- und Arbeits-ort, Besucher- und Flottenparkplätze

0,7 Std. 3 × 16 A: 11 kW Installation 3-phasig, zwei bis drei Ladeanschlüsse zusätzlich0,4 Std. 3 × 32 A: 22 kW

Ultra

fast

char

ging Taxistandplätze

und Tankstellen an Transitachsen

0,1– 0,2 Std. 40 –100 kWSchwere und teure Lade-geräte (Gleichrichter) werden installiert


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Schnellladung (400 V bis 60 kVA).

Die Wahl von Hoch- und Niedertarif •für den Ladestrom muss möglich sein Beim Konzipieren der Hauptvertei-•lung soll der maximale Ausbau mit Ladeanschlüssen berücksichtigt wer-den (bezüglich Leistung, Platz und System).

Für die Wahl der Leistungsstufe des Hausanschlusses soll die maximale Leis-tung für die berücksichtigte Planungszeit angenommen werden (z. B. Szenario Jahr 2030: über 34 % der Parkplätze in der Tiefgarage mit Ladeanschluss ausrüs-ten).

Die einfachste Ladestation ist eine Steckdose. Gegenwärtig sind für norma-le Anschlüsse Steckdosen T13, T23 und CEE16 blau gebräuchlich. Es ist zu er-warten, dass sich in Europa die CEE16 blau als Steckverbindung durchsetzt. Komfortabler sind Anschlüsse mit Ka-

Langzeitladung (230 V~ bis 3.7 kVA).

Schnellladung (400 V~ bis 60 kVA).

Langzeitladung (230 V~ bis 3.7 kVA).

Schnellladung (400 V~ bis 60 kVA).

ca. 1 Mio. Einwohner im Grossraum •Zürichca. 385 000 Einwohner auf Stadt gebiet •(+ ca. 7,8 % bis 2020)ca. 362 000 Arbeitende •(+ ca. 5,5 % bis 2020)täglich ca. 430 000 Personen im •öffentlichen Verkehrtäglich ca. 600 000 Personen private •motorisierte Fahrzeuge ca. 50 000 Parkplätze auf öffent-•lichem Grundca. 220 000 Parkplätze auf privatem •GrundMotorisierungsgrad: •380 Fahrzeuge pro 1000 EinwohnerLiniennetz VBZ: 293 km•Autofreie Haushalte: 44 %•Anteil Verkehr am Gesamtenergie-•verbrauch zunehmend (aktuell 34 %)

Verkehrsfakten Stadt Zürich

belrückzugsrollen, welche herumliegen-de Kabel auf dem Boden verhindern. Verschiedene Ladestationen mit mehr oder weniger aufwendiger Ausstattung werden angeboten. ewz-Ladestationen verfügen über einen Hoch-/Niedertarif-wahlschalter, alle Schutzeinrichtungen und eine separate Messung, damit die Verrechnung von Ökostrom als Strom-produkt ermöglicht wird.

ewz verpflichtet sich, drei öffentliche Ladestationen bei nachgewiesenem Be-darf zur Verfügung zu stellen. Soeben wurde ein Prototyp einer Ladesäule fer-tiggestellt. Die Begleichung des Ener-giebezugs soll über das Prepaid-System

(zurzeit per Jahrespauschale) des Vereins «Park & Charge» (eine Dienstleistung des «Elektromobil Club der Schweiz») erfolgen. Innerhalb des Pilotversuchs mit smart fördern ewz und die EKZ Ladesta-tionen für am Versuch beteiligte Privat-haushalte und Unternehmen mit je 500 Franken. ewz wird die Entwicklungen in der Elektromobilität genau beobachten und technische Neuerungen sowie die Erfahrungen anderer Städte weiter ver-folgen. z

www.ewz.chwww.stadt-verkehr.chQuellen: Unterlagen und Bilder von ewz

Langzeitladung (230 V bis 3,7 kVA).


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Ladesysteme für Elektroautos

Bitte schnell laden! Noch dauert es Stunden, bis die Fahrbatterie in einem Elektroauto wieder aufgeladen ist. Doch an Stromtankstellen muss es in Zukunft schneller gehen. Deshalb entwickeln Siemens-Forscher mit Hochdruck Ladegeräte, die das Stromzapfen einfach und minutenschnell machen sollen.

Rolf Sterbak*

In den Laboren des Sektors Energy von Siemens in Erlangen und Fürth können schon mal die Funken fliegen: Wenn mehrere Hundert Ampere Strom durch den Versuchsaufbau der Leistungselektronik aus grossen Umrichtern, Kondensatoren und Transformatoren fliessen, ist höchste Aufmerksamkeit geboten – nicht nur zum Schutz der Mitarbeiter, sondern auch für die zu testenden Komponenten.

«Wir entwickeln hier stationäre Ladegeräte zwischen zwölf und 100 Kilowatt Leistung, die mit Gleichstrom die Fahrbatterien in Elektroautos laden», berichtet Dr. Heike Barlag, Leiterin der Testserie. Ihr Ziel ist eine Ladesäule, die künftig etwa auf Autobahnraststätten oder Parkplätzen stehen soll, und von jedermann einfach und sicher bedient werden kann – sozusagen eine Tankstelle für Elektroautos. «Wir nutzen dazu Bauteile, die Siemens normalerweise für den industriellen Einsatz produziert, und passen sie für unsere Zwecke an», erklärt sie.

Warum aber Gleichstrom, genügt da nicht eine herkömmliche Steckdose auf Wechselstrombasis wie im Haushalt? «Nein, die Ladezeiten wären viel zu lang», sagt die Projektleiterin und belegt ihre Aussage mit einer Rechnung. So liefert eine Haushaltsteckdose mit 230 Volt Spannung und 16 Ampere Strom eine Leistung von rund 3,7 Kilowatt. Damit kann man eine 30 kWh starke Fahrbatterie in rund acht Stunden, also über Nacht aufladen. Mit diesem Energieinhalt kommt ein durchschnittliches Elektroauto bis zu 200 Kilometer weit – ausreichend für den Stadtverkehr, aber Langstreckenfahrer würden damit nicht glücklich. Sie müssen unterwegs innerhalb von Minuten ihre Batterie wieder aufladen können.

Fahrzeughersteller in aller Welt versuchen zwar bereits vermehrt, die Ladegeräte in Elektrofahrzeugen für immer höhere Ladeleistungen fit zu machen, beispielsweise mit Drehstromanschlüssen mit bis zu 63 Ampere (44 kW). Damit könnte man die 30 kWhBatterie in etwas über einer Stunde füllen.

«Das Laden mit Wechselstrom über

Stecker ist prinzipiell alltagstauglich», sagt Sven Holthusen, SiemensProduktmanager für die ElektromobilitätsInfrastruktur. Wenn die Automobilhersteller wie geplant Elektroautos bis 2014 in grös seren Stückzahlen auf die Strasse bringen, wäre das die Einstiegstechnologie für die Elektromobilität.

Tank unter Strom Aber die Wechselstromtechnik hat auch nicht zu unterschätzende Nachteile: Die nötigen Umrichter werden mit zunehmender Leistung immer grösser und schwerer. Das treibt den gesamten Energieverbrauch während der Fahrt und somit auch die Betriebskosten in die Höhe. Siemens verfolgt daher ein anderes Ziel. Statt im Auto den Wechselstrom auf batterietauglichen Gleichstrom umzurichten, soll das Fahrzeug direkt Gleichstrom tanken. Die schwere Umwandeltechnik für Wechselstrom in Gleichstrom soll stattdessen die Ladesäule übernehmen. Holthusen erklärt die Vorteile: «Dadurch lassen sich sehr hohe Ladeleistungen von mehreren Hundert Kilowatt erreichen. So lässt sich dann ein Elektroauto ähnlich

Überwachung des Lade-vorgangs zwischen Elektroauto und Strom-tankstelle.

* Rolf Sterbak ist Autor der SiemensZeitschrift «Pictures of the Future».


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Test einer Flüssig-batterie im Labor.

einem Verbrennungsfahrzeug in wenigen Minuten wieder aufladen.»

Allerdings belastet dies die Batterien stark. Denn je höher die Ladeleistungen sind, desto schneller bewegen sich die Elektronen und Ionen in den Batteriezel-len. Die Verlustleistung in den Zellen wächst; sie erwärmen sich. Die steigen-den Temperaturen wiederum stören die chemischen Prozesse in den Stromspei-chern empfindlich. Deshalb werden heu-tige Standard-Batterien, die beispielswei-se 30 kWh Energieinhalt haben, auch nur mit einer Laderate von 1/3 C geladen. Das bedeutet in diesem Fall: mit 10 kW, was die Ladezeit auf drei Stunden hoch-treibt.

«Zusammen mit den Automobilher-stellern überlegen wir uns deshalb, wie wir künftig Batterien schneller laden kön-nen», sagt Holthusen. «Was wir brau-chen sind Batterien, die für höhere Tem-peraturen ausgelegt sind, eine geringere Verlustleistung haben oder besser ge-kühlt werden». Aber eine solche Ent-wicklung braucht laut Holthusen noch Zeit. Bis es soweit ist, versuchen die For-scher daher den Ladevorgang weiter zu optimieren, unter anderem im Rahmen eines dänischen Forschungsprojekts mit dem sperrigen Titel «Electric vehicles in a Distributed and Integrated market using Sustainable energy and Open Net-works», kurz EDISON (siehe Kasten).

Beteiligt sind daran neben Siemens auch die Dänische Technische Universi-tät (DTU) Kopenhagen nebst ihrem For-schungszentrum Risø und den dänischen Energieversorgern Dong Energy und Østerkraft sowie dem Forschungs- und Entwickungsunternehmen Eurisco und IBM. Ziel der Kooperation ist es, heraus-zufinden, wie die in Dänemark oft über-schüssige Windenergie in den Batterien von Elektroautos zwischengespeichert und wieder ins Netz zurückgespeist wer-den kann. Dabei widmen sich die For-scher dem Thema Schnellladen.

Batterie-Manager Das Expertenteam um Heike Barlag und Sven Holthusen finden dazu im For-schungszentrum Risø ideale Testbedin-gungen vor: «Alle Komponenten können wir einzeln in einem kleinen geschlosse-nen Stromnetz testen», schwärmt Barlag. Die erste Ladeeinheit, einen 10-kW-Charger, haben die Siemens-Entwickler bereits in den Versuchsaufbau integriert, zusammen mit Lithium-Ionen-Batterien und dem Batteriemanagement. Die Kom-munikation zwischen der Batterie und dem Charger steuert ein Computerpro-gramm des Forschungslabors in Risø. Im

Herbst 2010 folgten Versuche mit einem 90-kW-Charger. Bei einer 30-kWh-Bat-terie entspräche das einer Laderate von 3 C, also einem Aufladen in 20 Minuten.

«Wir wollen herausfinden, mit wel-chen Ladealgorithmen wir Batterien in unterschiedlichsten Zuständen optimal laden können», sagt Barlag. Denn wie schnell ein Akku ladbar ist, hängt neben einer möglichst hohen Ladeleistung auch vom Zustand der Batterie ab: Prinzipiell verträgt ein noch leerer Stromspeicher höhere Leistungen als ein schon teilweise aufgeladener.

Aus diesem Grund testen die Forscher unterschiedlichste Ladetechniken. Zum Beispiel das sogenannte Pulsladen: Hier wird die Batterie mit hohen Strömen nur über eine kurze Zeit geladen, bevor die erwärmte Zelle abgekühlt wird, um kurz darauf erneut die volle Ladung anzule-gen. «Ob wir tatsächlich mit Pulsladen Zeit sparen und eine höhere Leistung übertragen können, oder ob eine konti-nuierliche Ladekurve besser ist, werden unsere Schnellladetests in Risø zeigen. Erste Ergebnisse erwarten wir Ende des Jahres», verrät Barlag. «Wir hoffen aber, bis zu einer Laderate von 2 bis 3 C zu kommen.»

Ladespitzen beherrschen Die Siemens-Forscher untersuchen aber

nicht nur, wie schnell eine Batterie gela-den werden kann, sondern auch, wie sich das Laden auf die Netzinfrastruktur aus-wirkt. Denn wenn bis 2020 die von der Bundesregierung erwarteten eine Mil-lion Elektrofahrzeuge ihre Energie aus dem Stromnetz zapfen, drohen Lade-spitzen – wenn etwa Hunderte von Fahr-zeugen an Flughäfen oder Stadien gleich-zeitig Strom tanken wollen. Damit das Netz nicht zusammenbricht, gleichen die Energieversorger durch teuren Strom aus Pumpspeicher- oder Gasturbinen-Kraftwerken aus.

«Um diesem Problem entgegenzuwir-ken, gibt es verschiedene Ideen», sagt Sven Holthusen. «Zum Beispiel, dass wir mehrere Gleichstromladestationen nicht direkt ans Netz schliessen, sondern über eine grössere Zwischenbatterie laufen lassen, die wie ein Puffer wirkt. Aller-dings würde diese Lösung das Gleich-stromladen verteuern.» Er ergänzt: «Es liegt also noch viel Entwicklungsarbeit vor uns. Nicht zuletzt, weil es im Bereich des Gleichstromladens noch wenig stan-dardisierte Abläufe und Technologien gibt.» Aber Standards werden nötig sein, wenn sich Gleichstromladen internatio-nal durchsetzen soll.

Siemens arbeitet deshalb mit der Fahr-zeugindustrie in verschiedenen Standar-disierungskommissionen mit. Dabei geht


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es auch um Sicherheitskonzepte: Sie sollen etwa verhindern, dass ein Fahrer während eines Ladevorgangs sein Elektrofahrzeug starten oder den Stecker ziehen kann. Entscheidend ist, dass die Kommunikation zwischen Ladesäule und Fahrzeugbatterie funktioniert. Denn die Ladeeinheit muss beispielsweise wissen, mit welcher Leistung der Akku geladen werden kann. Das teilt das Batteriemanagement der Ladesäule mit. Somit muss auch dieser Vorgang bei der künftigen Vielzahl von Elektrofahrzeugen standardisiert sein.

Noch ist auch offen, über welchen Kommunikationskanal sich Ladesäule und Batterie austauschen. Prinzipiell gibt es dafür drei Möglichkeiten. Genutzt werden kann die im Fahrzeug schon vorhandene CANBusTechnologie (Controller Area Network), die Steuergeräte im Auto digital miteinander vernetzt. Ein anderer Kommunikationsstandard heisst Powerline Communication (PLC). Die Informationen werden hier dem flies senden Strom durch nieder oder hochfrequente Signale bis 30 MHz sozusagen «huckepack» mitgegeben.

Dieses Konzept erprobt Siemens unter anderem in einem Projekt mit BMW und den Stadtwerken München seit September 2010. Dabei wird der Prototyp einer Gleichstromladesäule mit einem dafür umgerüsteten 1erBMW getestet. Als dritte Möglichkeit bietet sich eine kabellose Kommunikation an, etwa über Bluetooth. Heike Barlag: «Wir betrachten alle Möglichkeiten. Welche letztlich das Rennen macht, werden die Standardisierungskommissionen entscheiden. Siemens hat das Knowhow für alle drei Technologien.»

Obwohl mit Hochdruck an der Ladetechnik über Kabel und Stecker gearbeitet wird, machen sich Fachleute wie Heike Barlag und ihr Team auch Gedanken über weitere Ladetechniken. Ein Beispiel wäre ein Batteriewechsel an der Tankstelle, wo eine automatische, per Roboter gesteuerte Anlage innerhalb von Minuten den leeren Akku gegen einen vollen austauscht. Auch dafür haben die SiemensExperten schon ein entsprechendes Konzept in der Schublade.

Strom via LuftKünftig könnte der Ladestrom aber auch schnurlos, das heisst induktiv über elektrische und magnetische Felder in die Fahrbatterie kommen. Für kleine Leistungen gibt es das schon, etwa für elektrische Zahnbürsten. Auch für Sven Holthusen hat die Idee Charme, weil das induktive Stromladen für Kunden deut

Das Projekt «Electrical Vehicles in a Distributed and Integrated market using Sustainable energy and Open Networks» testet 2011 auf der dänischen Insel Bornholm, wie man Elektrofahrzeuge schnell, sicher und effizient laden kann. Sven Holthusen und seine Kollegen analysieren, wie das Auto an unterschiedlichen Ladestationen aufgeladen werden kann oder wie Batterien in grosser Zahl gleichzeitig Strom tanken können. Derzeit werden Elektrofahrzeuge üblicherweise mit einer Leistung von 11 Kilowatt (kW) gespeist. Bei einer typischen Batterie mit 25 Kilowattstunden (kWh) Speicherkapazität dauert eine volle Beladung also gut zwei Stunden. Lädt man mit höherer Leistung, verringert sich die Tankzeit. Die Forscher entwickeln daher eine Technik, die mit 120 kW lädt und so die Ladezeiten auf wenige Minuten verkürzt. Dafür sind Ladeströme von bis zu 300 Ampere bei fast 400 Volt Wechselspannung nötig, was der Anschlussleistung von fast 20 Haushalten entspricht. «Beim Wechselstrom ist die Wärmeentwicklung beim Laden eine der derzeit grössten Herausforderungen», sagt Holthusen. Er testet sowohl Laderegler, die im Fahrzeug sitzen als auch solche, die ausserhalb an der Ladestation angebracht sind. Laderegler im Auto haben den Vorteil, dass die Technik nicht in Stromzapfsäulen eingebaut werden muss, was die Kosten für die Infrastruktur verringert. Zudem

regelt sich jedes Fahrzeug mit der für seinen Batterietyp optimierten Bordtechnik selbst. Bei externen Reglern hingegen kann man die Wärme besser abführen und damit höhere Ladeleistungen realisieren. Noch weiss niemand, welche Ladetechnik sich durchsetzen wird. Siemens treibt daher in den ElektromobilitätsTeams «Inside Car» und «Outside Car» unterschiedliche Techniken parallel voran. Entwickelt und getestet werden hier Komponenten, die im Auto verbaut werden und Technik, die man für das Netz braucht. Neben der DTU und Siemens gehören IBM, die die SoftwareInfrastruktur für die Kopplung der dezentralen Komponenten entwickelt, das Entwicklungsunternehmen Eurisco sowie die Energieversorger Dong Energy und Østkraft zu den EDISONProjektpartnern.Die Energieversorger interessieren sich vor allem für praxistaugliche Lösungen zum Einspeisen von Windstrom. Østkraft organisiert zudem den Feldversuch auf Bornholm. Angesichts des globalen Ausbaus der Windenergie sehen die Forscher grosse Marktchancen für all diese Technologien. Allein für den Bereich «Outside Car» schätzen sie den Gesamtbedarf an elektronischen Komponenten für den Ausbau des Stromnetzes und der Ladeinfrastruktur bis zum Jahr 2020 auf einen zweistelligen Milliardenbetrag Euro weltweit.

Forschungsprojekt EDISON

Im EDISON-Projekt testen Forscher unter anderem, wie sich Windenergie ins Stromnetz einbinden lässt – die Batterien von Elektroautos könnten ideale Zwischenspeicher sein.

lich komfortabler sei: Sie müssten keine Stecker mehr anfassen, und der Ladevorgang wäre weitgehend automatisiert. Im Vergleich zum «Steckermodell» ist diese Variante allerdings auch die teuerste und der Kunde müsste bereit sein, dafür mehr zu bezahlen. «Für höhere Leistungen im Kilowattbereich existieren noch keine ausgereiften Lösungen. Wir arbeiten aber bereits an ersten Ide

en im Labor», sagt Heike Barlag. Im Rahmen des Förderprojekts «Kontaktloses Laden von batterieelektrischen Fahrzeugen» wird gemeinsam mit BMW an induktiven Ladestationen gearbeitet. Diese sollen Ende 2011 in Berlin getestet werden. z

www.siemens.com


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E-Ladestationen von DISASicherheit und Funktionalität vereint

Home Charge Device 230Vfür zu Hause, klein, robust, mitZeitschaltuhr für NT-Nutzung

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VDE zertifiziert erste Ladesteckvorrichtung für Elektroautos Das VDE-Institut hat in seinem Automotive-Testzentrum in Offenbach erstmals eine La-desteckvorrichtung für Elektroautos zertifi-ziert. Das Ladekabel und die Infrastruktur-Steckdose von der Firma Mennekes erhielten nach erfolgreicher Prüfung das VDE-Zei-chen. Damit entspricht das Ladesystem den Sicherheitsaspekten und der Kompatibilität für unterschiedliche Ladebetriebsarten und Ladestationen*. Auf Initiative und Entwürfen der Mennekes hat die im VDE verankerte Normungsorganisation DKE Deutsche Kom-mission Elektrotechnik, Elektronik, Informa-tionstechnik, im DIN und VDE gemeinsam mit der Automobil- und Elektroindustrie so-wie den Energieversorgern eine Anwendungs-regel entwickelt und bei der internatio nalen Normungsorganisation IEC (International Electrotechnical Commission) eingereicht. Die Anwendungsregel schafft damit die

Grundlage für die internationale Standardi-sierung der sogenannten «Typ-2-Steckvor-richtung», die sowohl den Sicherheitsaspekt als auch die Kompatibilität für die unter-schiedlichen Ladebetriebsarten berücksich-tigt. Typ-2-Ladesteckvorrichtungen sind für Ladeströme bis 63 Ampere und bereits für zu-künftige Anwendungen wie intelligentes Energiemanagement mit bidirektionaler Energieübertragung geeignet. Damit können Elektrofahrzeuge Teil des intelligenten Strom-netzes «Smart Grid» werden.

Das VDE-Institut testet Elektrofahrzeuge und deren Lade- und Batteriemanagement-systeme auf Sicherheit, EMV, Geräusche-mission und Performance. Als Technischer Dienst des Kraftfahrt-Bundesamts der Kate-gorie A und D umfassen die Prüfungen die Sicherheit der Antriebsbatterie sowie im Rahmen der Überprüfung der Elektromag-netischen Verträglichkeit die Betriebssicher-heit des Elektrofahrzeugs nach ECE-R 10 und ECE-R 100. Damit wird sichergestellt, dass keine Gefahr durch Stromschläge be-steht oder das Elektrofahrzeug nicht unbeab-sichtigt beschleunigt oder abbremst. Weitere Prüfungen der Elektromagnetischen Ver-träglichkeit (EMV) beziehen sich auf Dieb-stahl-Alarmanlagen und elektronische Weg-

fahrsperren. Nach bestandenen Sicherheits-checks vergibt das Kraftfahrt-Bundesamt die E1-Kennzeichnung. Diese beruht auf einem Abkommen der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen und legt die international einheitlichen technischen Vor-schriften für Kraftfahrzeuge fest (ECE-R).

Die Prüfungen von Lithium-Ionen- Batte-rien umfassen Batterie-Systeme bis zu 1000 Volt / 250 A (bzw. 500 A) und 200 kg Gewicht. Hierzu entsteht bis 2011 zusätzlich zu den be-stehenden Testeinrichtungen ein modernes Batterietestzentrum des VDE-Instituts.

Darüber hinaus testet das VDE-Institut Kabel, Leitungen und Steckvorrichtungen und führt unter anderem chemi sche Prü-fungen und Umweltprüfungen durch.

www.vde.com

* Die Ladesteckvorrichtung von Mennekes wur-de nach dem systemübergreifenden Standard zur Ladung von Elektrofahrzeugen auf Basis der Anwendungsregel VDE-AR-E 2623-2-2 «Ste-cker, Steckdosen, Fahrzeugsteckvorrichtungen und Fahrzeugstecker – Ladung von Elektro-fahrzeugen – Teil 2-2: Anforderungen an Haupt-masse für die Austauschbarkeit von Stift- und Buchsensteckvorrichtungen» konstruiert.


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Praktische und kostengünstige Lösungen für das Laden von Elektrofahrzeugen

Kostengünstige LadeinfrastrukturDISA hat Stromtankstellen für Elektrofahrzeuge in enger Zusammenarbeit mit Park & Charge entwickelt. Die Stromtankstellen können in das Stromtankstellennetz von Park & Charge eingebunden werden. Für das Laden zuhause bietet das Unternehmen eine «Home Charge Device»-Ladestelle an. Über eine Schaltuhr kann damit das Elektrofahrzeug zu genau definierten Zeiten, beispielsweise im Niedertarif, aufgeladen werden.

Um die noch begrenzte Reichweite von E-Fahrzeugen zu vergrössern, werden La-demöglichkeiten an öffentlichen Standor-ten wie Parkhäusern, Einkaufscentern oder Bahnhöfen benötigt. Da die Beladung mit Wechselstrom aktuell noch mehrere Stun-den in Anspruch nimmt, ist es sinnvoll, pro Standort mehrere Plätze für das Laden von E-Mobilen bereitzustellen. Einzelne Ladestationen mit der Möglichkeit zum gleichzeitigen Laden von mehr als drei bis vier Fahrzeugen machen aber wenig Sinn, da die zusätzlichen Fahrzeuge zu weit ent-fernt von der Lademöglichkeit parkiert werden müssen.

Eine Möglichkeit für das Beladen von bis zu drei Elektrofahrzeugen oder vier Elektrorollern bietet die Stromtankstelle von DISA Elektro AG. Sie ist in verschie-denen Steckdosenausführungen lieferbar. Dabei sind alle Steckdosen über separate FI/LS abgesichert und in einem wetter-festen Aluminiumgehäuse untergebracht. Die Aufstellung erfolgt auf passenden Chromstahlsäulen.

Kosten- und wartungsintensive Ab-rechnungssysteme, vergleichbar mit EC-

oder Bargeldterminals an Benzintank-stellen, rechnen sich wegen der ver-gleichsweise tiefen Kosten für eine Vollladung nicht. Beispiel: Opel Ampera (16 kWh × 20 Rp/KWh/0.81 (Wirkungs-grad Akku/Ladegerät) = CHF 3.95). Bei der DISA-Stromtankstelle kann die Benutzung über einen Schlüssel ge-währleistet werden z. B. System Park & Charge, wo die Abrechnung über eine Jahresgebühr für den Schlüssel gemacht wird. Durch die einfache und robuste Technik sind die Anschaffungs- und Wartungskosten für den Betreiber rela-tiv gering.

Um zuhause das Elektrofahrzeug kos-tengünstig während des Niedertarifs zu laden, ist der Einsatz einer Steckdose mit einer Freigabe nur für NT sinnvoll. Die DISA HCD (Home Charge Device) bietet mit ihrer integrierten digitalen Wochenschaltuhr diese Möglichkeit. Bei Bedarf kann via Taster die Ladung auch während des Tages freigegeben werden. Die Steckdose ist über einen FI/LS ab-gesichert und kann optional auch mit ei-nem Energiezähler ausgerüstet werden.

Bei vielen Pedelec oder E-Bike (z. B. Flyer) muss der Akku für die Ladung aus dem Fahrzeug entfernt und mit einem externen Ladegerät aufgeladen werden. Um das Laden an öffentlichen Standor-ten zu gewährleisten, ohne dass der kost-bare Akku (Wert 800 bis 1200 Franken) entwendet wird, ist ein abschliessbares System erforderlich. Die ALF-4 (Akku-Ladefächer 4-fach) haben vier Ladefä-cher die einzeln über 2-Franken-Pfand-schlösser geschlossen werden können. In jedem Fach befindet sich eine Steckdose Typ 13, die separat über einen FI/LS ab-gesichert ist. Das wetterfeste Alumini-umgehäuse ist mit Lüftungsschlitzen ausgestattet, um die beim Laden entste-hende Wärme abzuführen. Der Zugang zum ALF-4 kann über das gleiche Schlüs-selsystem wie bei den Stromtankstellen gewährleistet werden.

DISA Elektro AG6060 SarnenTel. 041 666 70 50 [email protected] www.disa.ch

Stromtankstelle Ausführung CA300.Ladefächer ALF-4 am Bahnhof Visp.


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Forschungsarbeiten und Studien rund um die Elektromobilität Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI setzt sich mit den verschiedenen Herausforderungen im Be-reich Elektromobilität auseinander und hat zahlreiche Studien durchgeführt. Auf der nachstehenden Website sind alle Arbeiten rund um die Elektromobilität thematisch zusammengefasst und werden fortlaufend um neue Erkenntnisse erweitert.

Die Website bietet neben aktuellen For-schungsthemen und Erkenntnissen laufen-der Studien auch bereits veröffentlichte Zu-sammenfassungen zu unterschiedlichsten

Themen. Zum Beispiel mögliche Verkehrs-szenarien oder Mobilitätskonzepte der Zu-kunft mit Fokus auf den vermehrten Einsatz von Elektro fahrzeugen oder Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit und Umweltvortei-len von Elektromobilität.

Für eine erfolgreiche Verbreitung und Nutzung der Elektromobilität sind auch die Ausrichtung an den zukünftigen Nutzer und die Berücksichtigung ihrer Bedürfnisse und Präferenzen unerlässlich. Diese werden im Rahmen der Erhebungen zur Kundenak-zeptanz erforscht. Die Batterie muss hin-

sichtlich der Kosten, Energiedichte, Ge-wicht, zyklischer und kalendarischer Le-bensdauer und Ladegeschwindigkeiten weiterhin deutlich verbessert werden. Des-halb behandelt die Website auch Fragestel-lungen und Forschungsergebnisse zu dieser Schlüsseltechnologie bzw. zu Lithium-Io-nen-Batterien. Die Plattform zeigt zudem aktuelle Forschungsprojekte, die in Zusam-menarbeit mit anderen Instituten sowie Au-tomobilherstellern stattfinden.

isi.fraunhofer.de/elektromobilitaet

Stromzapfsäulen für Behörden Neuland «Elektromobilität ist ein neuer Markt mit eigenen Regeln und Regelungsbedarf», fasst Dr. Peter Bachmann, Rechtsanwalt und Partner der Kanzlei Noerr, München, Ge-spräche auf der Interna tionalen Leitmesse für Elektromobilität eCarTec zusammen. Dort trafen sich vergangenen Oktober Ver-treter der Automobilindustrie, der Energie-wirtschaft sowie Wissenschaftler und Ver-treter der öffentlichen Hand.

Eine Hürde auf dem Weg zur e-mobilen Gesellschaft ist die fehlende Infrastruktur. Die Errichtung von Stromzapfsäulen im öf-

fentlichen Strassenraum, insbesondere von Grossstädten, ist für die Behörden Neu-land. Im Gesetz ist der Bau einer Ladestati-on auf dem Gehweg oder zwischen einzel-nen Stellplätzen nicht vorgesehen. Vor al-lem in Ballungsräumen werden solche Ladestationen aber gebraucht, wenn Elekt-roautos Verbreitung finden sollen. «Damit flächendeckend die notwendige Ladeinfra-struktur entsteht und der Systemwechsel auf den Weg gebracht wird, braucht es jetzt Mut und kreative Gestaltungen im Dialog mit den Behörden», sagt Bachmann.

Neben Genehmigungsfragen beschäfti-gen die Branche auch produktbezogene Vorgaben, wie sie etwa im Batteriegesetz oder der REACH-Verordnung enthalten sind. «Schon bei der Entwicklung eines Bauteils muss man die Entsorgung planen», so der Anwalt. Eine übersehene oder ver-gessene Produktverantwortung kann teuer werden. Ist das Produkt mit knapper Marge kalkuliert, können die Kosten für Produkt-pflichten den Gewinn aufzehren.

www.noerr.com


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Demelectric bietet «Stromtankstellen» in variablen Design-Linien an

Ladestromsäulen für jeden Bedarf

Je nach Bedarf lassen sich die Säulen mit Funktions- und Geräteträgern bestü-cken, die man mit wenigen Handgriffen austauschen kann: mit verschiedenen Steckdosensystemen ebenso wie mit di-versen Kommunikationssystemen, Iden-tifikationssystemen (RFID, SMS, PIN), Bezahlsystemen (EC-Karte, RFID-Pre-paid-Karte, Bargeld) und Steuerungs-systemen. Updates der Steuerung sind bei den neuen Energiesäulen mittels SD-Karten möglich. Zur Benutzer-freundlichkeit trägt weiterhin bei, dass die Betreiber vor Ort einen Laptop an-schliessen und über jeden beliebigen Webbrowser die Verbrauchsdaten und Betriebszustände aufrufen sowie ver-schiedene Betriebsoptionen, etwa die Wartungsnotrufnummern, ändern kön-nen.

Die Energiesäulen eignen sich für das «Betanken» eines oder mehrerer Elekt-rofahrzeuge bis 63 Ampere. Sie verfügen

über Fehlerstrom- (FI) und Leitungs-schutzschalter (LS) sowie Statusanzei-gen, Überwachungs- und Steuerungs-funktionen. Die abgegebene Energie wird in den Säulen über geeichte Zähler erfasst und lässt sich am PC oder über ein Service-Portal anzeigen und auswer-ten. Der Datenaustausch zwischen den Ladestromsäulen und den Datenverar-beitungssystemen der Betreiber lässt sich variabel gestalten: Möglich ist die

Einrichtung von Zugriffen via USB- oder IP-Schnittstellen an der Säule so-wie Wireless, über GSM oder mittels Mobiltelefon aus der Distanz.

Für sichere Ladevorgänge sowie für die zentrale Verbrauchsdatenerfassung, Steuerung und Abrechnung bietet Demelectric eine genau auf den Bedarf öffentlicher oder privater Betreiber zu-geschnittene Software-Lösung an.

Demelectric AG8954 GeroldswilTel. 043 455 44 [email protected]

Stromtankstellen für die unterschiedlichsten Anwendungs bereiche. www.stromtanksäule.ch

Ladestecker für sichere und einfache Handhabung.

Demelectric AG, Geroldswil, bietet drei neue Design-Linien für «Stromtankstellen» an. Die von den Walther-Werken entwickelten Ladestromsäulen für Elektrofahr-zeuge sind hinsichtlich ihrer technischen Funktionalität variabel aufgebaut, um den verschiedenen Anforderungen der Betreiber und der aktuellen Standards zu ent-sprechen. Zudem ermöglichen sie – je nach Einsatzort und Stadtmöblierung – auch eine Vielzahl individueller Designs für alle ästhetischen Ansprüche wie Farb-gebung, Beschriftung, Beleuchtung sowie die Integration von Touchscreens.

Ladeleitungen mit voller Kommunikation (Mode 3).


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Graphen – mögliches Ersatzmaterial für Silizium

Auf dem Weg zur NanoelektronikUm elektronische Bauteile immer kleiner herstellen zu können, sind neue Materialien gefragt. Beispielsweise ultra-dünne Kohlenstoffschichten, Graphen genannt. Empa-Forscher entwickeln in internationaler Zusammenarbeit neue Methoden, um diese Schichten auf Oberflächen «wachsen» zu lassen. Damit sie etwa Graphenbänder mit den ge-wünschten Eigenschaften «ausrüsten» können, untersuchen die Forschenden, unter anderem mit Computersimula-tionen, wie diese Strukturen genau entstehen.

Beatrice Huber

Graphen ist ein spezielles Material: Es besteht aus einer nur ein Atom dünnen Kohlenstoffschicht, in der die Atome in Sechsecken angeordnet sind und somit an Honigwaben erinnern. Graphen ist härter als Diamant, extrem reissfest, undurchlässig für Gase und ein hervorragender Wärmeleiter. Aufgerollt entstehen aus dem Material Kohlenstoffnanoröhrchen und beimStapeln von Schichten Graphit, bekannt beispielsweise aus Bleistiftminen.

Graphen gilt ausserdem wegen seiner aussergewöhnlichen elektronischen Eigenschaften als mögliches Ersatzmaterial für Silizium in der Halbleitertechnologie. Kein Wunder zählen Graphen und verwandte Materialien momentan zu den TopForschungsthemen. So ging 2010 der Nobelpreis in Physik an die

Begründer der Graphenforschung, Andre Geim und Konstantin Novoselov. Ihrer Forschungsgruppe war es erstmals gelungen, freistehende Graphenschichten zu präparieren. Etwas, was die Fachwelt erstaunte, denn strikt zweidimensionale Strukturen sollten eigentlich nicht stabil sein.

Noch läuft in der Halbleitertechnologie fast nichts ohne Silizium. Beispielsweise in den Feldeffekttransistoren, den heute am häufigsten verwendeten Transistoren. Doch gerade für diese weist Graphen eine Eigenschaft auf, die einen gewaltigen Sprung in der Miniaturisierung ermöglichen könnte.Feldeffekttransistoren haben grundsätzlich drei Stromanschlüsse: Source (auf Deutsch Quelle), Gate (Tor) und Drain (Abfluss). Das Gate steuert den Transistor, indem es Strom zwischen Source und Drain fliessen lässt – oder diesen unter

bindet. Dazu baut das Gate entweder einen «Kanal» zwischen Source und Drain auf oder schliesst diesen. Graphen ermöglicht es nun, diesen Kanal so zu bauen, dass er gerade mal eine Atomlage dick ist – ein entscheidender Schritt für die Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen hin zur Nanoelektronik. Derart dünne «Kanäle» sind mit Silizium, dem heute gängigsten Grundmaterial in der Halbleitertechnologie, nicht möglich.

Bevor Graphen und verwandte Materialien in der Halbleitertechnologie eingesetzt werden können, sind jedoch noch ein paar Hürden zu überwinden. Reines Graphen ist kein Halbleiter. Die sogenannte Bandlücke, die den isolierenden Zustand ermöglicht, ist bei Graphen null. Das heisst: Graphen lässt sich nicht «ausschalten», sondern leitet immer.

Forschende der EmpaAbteilung «nanotech@surfaces» arbeiten zusammen mit Wissenschaftlern des MaxPlanckInstituts für Polymerforschung in Mainz und weiterer Institutionen an graphen artigen Materialien, die eine Bandlücke aufweisen und deren Grösse sich ausserdem noch gezielt einstellen lässt. Kandidaten sind ultradünne Graphenbänder oder ein «poröses» Graphen, das heisst flächige Polymere mit «Löchern» von kontrollierter Grösse und räumlicher Verteilung.

Einfache Herstellung möglichIm Fokus stehen Methoden, um diese graphenartigen Materialien mit wohldefinierten Bandlücken möglichst einfach und reproduzierbar herzustellen. «Wir setzen dabei auf einen ‹bottomup›Prozess, nämlich die molekulare Selbstorganisation», erklärt Roman Fasel,

Strukturmodell eines Graphenbandes in Form einer Zickzacklinie. Graphen gelten als «heisse Kandida-ten» für zukünftige Elektronikanwendungen.


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Senior Scientist in der Abteilung «nano-tech@surfaces». «Denn die bislang übli-chen Methoden sind nicht präzis genug.» Um für Bauteile mit massgeschneiderten optischen und elektronischen Eigen-schaften interessant zu sein, müssten bei-spielsweise die Graphenbänder deutlich unter zehn Nanometer schmal sein und dazu noch wohldefinierte Ränder aufwei-sen. Die bislang üblichen «top-down»-Methoden erreichen dies nicht. Mit ih-nen werden die Bänder beispielsweise aus Graphenschichten «geschnitten» oder Kohlenstoffnanoröhrchen der Länge nach aufgetrennt.

Molekulare Selbstorganisation schafft die nötige Präzision. Über definierte Bindungsstellen koppeln die moleku-laren Bausteine auf einer Oberfläche selbstständig aneinander und bilden eine regelmässige Struktur mit den ge-wünschten elektronischen Eigenschaf-ten. Bei den Bausteinen handelt es sich um organische Moleküle, sogenannte Polyphenylene, die an den «strategisch richtigen» Positionen Halogene – Brom oder Jod – aufweisen. Die Geometrie dieser Bausteine – wie viele Halogene befinden sich an welchen Positionen – bestimmt dann, wie das Endprodukt aus-sieht, das heisst, ob ein Band entsteht oder eine flächige Struktur mit Poren.

Bänder – nur ein Nanometer breitDank geeigneter Bausteine konnten die Empa-Forscher Pascal Ruffieux, Jinming Cai und Marco Bieri zusammen mit Kol-legen vor Kurzem atomar dünne Gra-phenbänder von einem Nanometer Brei-te und einer Länge von bis zu 50 Nano-metern herstellen. «Damit sind unsere Graphenbänder so schmal, dass sie eine elektronische Bandlücke aufweisen und nun wie Silizium Schalteigenschaften besitzen», sagt Roman Fasel zum For-schungsergebnis.

Doch damit nicht genug: Je nachdem, welche Bausteine verwendet wurden, bildeten sich Graphenbänder mit unter-schiedlicher räumlicher Struktur – gera-de, wie eine Zickzacklinie oder mit Ga-belung. Die Arbeit wurde im Juli 2010 in der renommierten Wissenschaftszeit-schrift «Nature» veröffentlicht. Mit der-selben Methode konnte auch erfolgreich ein poröses Graphen hergestellt werden, dessen Poren nur wenige Atome im Durchmesser aufweisen und dessen Muster sich im Subnanometer-Massstab wiederholt. Dieses Material besitzt ebenfalls die gewünschte Bandlücke.

Damit die neue Synthesemethode al-lerdings zu einem zuverlässigen Instru-ment wird, mit dem Graphenbänder,

aber auch poröse Graphene massge-schneidert hergestellt werden können, muss der Reaktionsweg im Detail klar sein. «Wir wollen ein detailliertes Ver-ständnis der Reaktionsschritte», sagt Roman Fasel. Welche Prozesse laufen dabei ab? Welche Zwischenprodukte entstehen? Welche Kräfte sind daran be-teiligt? Welche Rolle spielt die Unterlage?

Um Fragen wie diese zu beantworten, kombinieren die Forschenden experimen-telle Beobachtungen – vor allem mit dem Rastertunnelmikroskop – mit Computer-simulationen. Eine Arbeit, die soeben in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Che-mistry» erschienen ist, beschreibt nun den detaillierten Reaktionsablauf, wie «Mo-dell-Bausteine» zu einem planaren Nano-graphen koppeln. Diese Reaktion läuft über sechs Schritte mit fünf Zwischen-produkten. Zwei davon werden durch die

Wissenschaftler von Nanotek Instru-ments und Angstrom Materials haben einen auf Graphen basierenden Super-kondensator entwickelt, der über eine spezifische Energiedichte von 85,6 Wh/kg bei Zimmertemperatur und 136 Wh/kg bei 80 °C verfügt, gemessen bei einer Stromdichte von 1 A/g. Diese Werte sei-en vergleichbar mit denen von NiMH-Batterien, so die Wissenschaftler, mit dem Unterschied, dass die neuen Super-kondensatoren die Möglichkeit bieten, innerhalb von Sekunden oder Minuten geladen oder entladen zu werden.Dies seien die höchsten Werte, die jemals für Kondensatoren mit Kohlenstoffelekt-roden gemeldet wurden, ohne die Zuhil-fenahme von leitfähigen Materialien wie Polymer oder Metalloxide, behaupten die Wissenschaftler. «Wir sind sicher, dass diese Entwicklung einen Durch-bruch in der Energietechnologie bedeu-ten wird», heisst es weiter.Bereits 2006 behauptete die Forscher-gruppe um Bor Jang von Nanotek Instru-ments, dass Graphen als Elektrodenma-terial für Superkondensatoren verwendet werden könnte. Trotz zahlreicher Versu-che gelang es nicht, die spezifische Kapa-zität mit dem theoretischen Wert von

550 F/g zu erreichen, da die Graphen-flocken das starke Bedürfnis haben, sich schichtweise wiederzuverbinden.Das Team fand jedoch heraus, dass eine hohe Kapazität von graphenbasierenden Elektroden durch die Verwendung von gekrümmten Graphenflocken möglich wird, da diese im Gegensatz zu den glat-ten Flocken nicht flach zusammenkleben können. Die gekrümmte Morphologie ermöglicht die Bildung von zugänglichen Mesoporen, die benetzt mit ionischer Elektrolytflüssigkeit eine Betriebsspan-nung von mehr als 4 V ermöglichen.Üblicherweise entfallen 25–50 Prozent des Gewichts eines Superkondensator-systems auf das der Elektrode. Die spe-zifische Energiedichte auf Systemebene von graphenbasierenden Superkonden-satoren kann mehr als 21,4–42,8 Wh/kg betragen und ist damit vergleichbar mit den Werten einer modernen Nickel-Me-tall-Hydrid-Batterie, wie sie in Hybrid-fahrzeugen eingesetzt wird. Jetzt gilt es, die Zyklenfestigkeit und die Skalierbar-keit des Systems zu verbessern, bevor es als Alternative für die heutigen Batterien in Elektrofahrzeugen infrage kommt.

(Quelle: www.wattgehtab.com)

Graphen-Superkondensatoren: Elektroautos in Sekundenschnelle laden

Oberfläche genügend stabilisiert, dass sie mit dem Rastertunnelmikroskop identifi-ziert werden konnten. Und genau das wur-de auch durch die Computersimulationen bestätigt.

Bis anhin liessen die Wissenschaftler die Graphenbänder und porösen Gra-phene auf Metalloberflächen «wach-sen». Damit die Materialien allerdings für die Elektronik genutzt werden kön-nen, müssen sie auf Halbleiteroberflä-chen hergestellt werden. Oder es müs-sen Methoden entwickelt werden, um die Materialien von Metall- auf Halblei-teroberflächen zu transferieren. «Wir arbeiten momentan mit Hochdruck an beiden Varianten», sagt Roman Fasel. «Erste Ergebnisse stimmen uns bereits zuversichtlich.»

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Gerade, als Zickzacklinie oder mit Gabelung: Durch die Wahl der geeigneten Bausteine lassen sich Graphenbänder in der gewünschten Form herstellen.


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Glasfaserausbau in Basel bis 2017 Swisscom und IWB hatten sich vor rund acht Monaten darauf geeinigt, beim Glasfaserausbau in der Stadt Basel zusammenzuarbeiten und dazu einen Vorvertrag abgeschlossen. Mit den ambitiösen Ausbauplänen wird Basel 2017 eine der ersten Schweizer Städte flächendeckend ul-traschnelle Dienste über Glasfaser anbieten können. Die Vereinbarung mit Mehrfasermo-dell entspricht den Empfehlungen der Com-Com und ermöglicht Wettbewerbsangebote. In Verbindung mit dem Layer 1 Angebot der IWB von unbeleuchteten Glasfasern wird den ande-ren Anbietern ein diskriminierungsfreier Zu-gang zum Glasfasernetz in Basel gewährleistet.

Swisscom hat bereits grosse Teile der Stadt Basel erschlossen, welche vollständig in die Ko-operation eingebracht werden. Die IWB starte-ten ein gemeinsames Pilotprojekt und erledig-

ten umfangreiche Vorbereitungsarbeiten. Dem-nächst lancieren die IWB Produktangebote für Serviceprovider, die in Basel Produkte und Dienste auf dem Glasfasernetz anbieten wollen. Ziel ist ein möglichst attraktiver Preis für die Nutzung der unbeleuchteten Glasfasern, der Grundlage für günstige Produktangebote auf dem Glasfasernetz ist.

Swisscom beteiligt sich an den Gesamtinves-titionen von rund 170 Mio. Franken mit 60 Prozent, die IWB tragen 40 Prozent. Die Zu-stimmung des Grossen Rats des Kantons Basel-Stadt wird anfangs 2011 erwartet. Zudem wird der Vertrag der Wettbewerbskommission zur Prüfung vorgelegt.

www.swisscom.chwww.iwb.ch

LTE optimiert Informationsaustausch für BOS Ericsson und der Geschäftsbereich Motorola Solutions von Motorola Inc. bündeln ihre Kompetenzen als Branchenführer, um die Kommunikationsmöglichkeiten von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) weiter zu verbessern. Hierzu setzen die beiden Partner auf eine LTE-Lösung, die si-cherheitskritische Sprach- und Datenanwen-dungen mit mobilen Breitbandübertragungen wie Multimedia-Anwendungen verknüpft.

LTE (Long Term Evolution) als mobile Breitbandtechnologie wird es der einheitlichen Next Generation-Plattform von Motorola er-lauben, BOS-Anwendern mit Echtzeit-Services zwischen einer Multimedia-Leitstelle und den Einsatzkräften vor Ort zu versorgen. Durch

den Einsatz von LTE werden völlig neue An-wendungen und die Videoübertragung vom je-weiligen Einsatzort zur BOS-Leitstelle mög-lich. Dies optimiert unter anderem die Planung und Steuerung von Notfalleinsätzen und kann letztlich Leben retten.

Ericsson ist ein ein führender Treiber der LTE-Markteinführung. Bisher hat das Unter-nehmen sechs kommerzielle LTE-Aufträge mit führenden, internationalen Netzbetreibern be-kannt gegeben. Ericsson setzt sich für offene Standards ein und hatte grossen Einfluss auf die veröffentlichten LTE-Spezifikationen.

www.ericsson.ch

Hochfaserige FTTH-Kabel für den Anschlussbereich Dätwyler Cables hat die neuen Optofil-Aussen-kabel S-Micro in Zusammenarbeit mit dem Elektrizitätswerk der Stadt Zürich, den Sankt Galler Stadtwerken und Energie Wasser Bern entwickelt. Die ersten Modelle verfügen über 48 und 96 Monomode-Fasern E9/125 in ver-seilten Bündeladern zu je zwölf Fasern. Beide sind mit biegeoptimierten G.657.A-Fasern, das 96-faserige Kabel wahlweise auch mit der Stan-dardfaser G.652.D lieferbar. Die metallfreien S-Micro-Kabel haben einen Aussendurchmes-ser von nur 4,2 beziehungsweise 6,2 mm. Da-durch lässt sich das 48-faserige Modell prob-lemlos in Mikrorohranlagen mit Aussendurch-messern von 7,0 mm aufwärts einblasen (bei 0,75 mm Wandung). Das 96-faserige S-Micro eignet sich für Mikrorohre ab 10 oder 12 mm (je nach Wandung). Einblasversuche haben gezeigt,

dass man mit den kompakten S-Micro-Kabeln bis zu 500 Meter überbrücken kann.

In ein Mikrorohr mit 7 oder 10 mm Aussen-durchmesser konnte zuvor nur ein Micro-Kabel mit 24 Fasern eingeblasen werden. Das neue S-Micro hat die maximale Faserzahl für dieses Rohr verdoppelt. Das S-Micro mit 96 Fasern ermöglicht es gegenüber seinem Vorgänger, schmalere Mikrorohre einzusetzen (1–12 statt 14 mm), also mehr Gebäude zu erschliessen. Die Montagevorteile und Sicherheits-Features der FTTH-Aussenkabel bleiben dieselben: Je-des S-Micro verfügt über einen Aufreisszwirn und einen leicht absetzbaren, montagefreundli-chen Kabelaufbau. Die Kabel sind halogenfrei und bilden im Brandfall keine korrosiven Gase.

www.daetwyler-cables.com


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Stark ansteigende Verkehrsvolumen erzwingen Netzausbau

LTE – Neue 4G-Mobil-funktechnologieUm allfällige Engpässe auf den heutigen Mobilfunknetzen zu verhindern, ist deren Ausbau oder gar eine neue Technologie nötig. Diese steht mit Long Term Evolution (LTE) nun zur Verfügung. Doch auf dem Weg dahin gibt es einige Stolpersteine, etwa bei den Endgeräten. Wann können die Kunden mit den neuen Mobilnetzen der vierten Generation (4G) rechnen?

Rüdiger Sellin

Auf den mobilen Datenautobahnen verdoppelt sich der Verkehr im Schnitt alle sieben Monate. Dies stellt alle drei Mobilfunknetzbetreiber, insbesondere Marktführer Swisscom, vor grosse Herausforderungen. Viele europäische Netzbetreiber planen oder bauen bereits neue LTENetze oder erweitern die bestehenden UMTSNetze mit High Speed Packet Access (HSPA). Dies ist eine ausgereifte Technologie, die in praktisch allen neuen Endgeräten enthalten ist und Bitraten von zurzeit bis zu 21 Mbit/s ermög

licht (immer abhängig vom Ausbaustand der UMTSFunkzelle und vom Endgerät). Der HSPAAusbau vollzieht sich auch in der Schweiz, insbesondere bei Swisscom und Sunrise. Orange steht hier etwas zurück, will den Rückstand 2011 aber reduzieren. Denn der schnell wachsende Markt bedingt neue Netzkapazitäten, deren Bildung oft länger dauert als es den Smartphonebesitzern lieb sein kann. Mittelfristig ist LTE aber unverzichtbar, um den zunehmenden mobilen Datenverkehr bewältigen zu können. Dies sieht sogar die staatliche ComCom ein – «es besteht Handlungsbedarf», so Comcom

Präsident Marc Furrer Anfang November in Bern vor der Presse: «Wenn wir diese Kapazitäten nicht zur Verfügung stellen, kommt das Netz sehr schnell an Kapazitätsengpässe», so Furrer. Und: «Das ist vielleicht der grösste Schritt für den Ausbau des Mobilnetzes, seit wir die GSMKonzessionen vergeben haben».

Erste Hürde: FrequenzversteigerungIn leichtem Gegensatz dazu steht hierzulande die relativ späte Frequenzversteigerung – wenn alles rund läuft im Mai/Juni 2011, eventuell aber erst im Spätsommer. Das übliche Prozedere

Prototyp eines LTE-Endgerätes von Sony Ericsson im Stockholmer LTE-Netz.

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braucht eine gewisse Vorbereitungszeit, auch wenn Furrer kommu-niziert, dass man «einer der ersten in Europa» sei. Die ComCom hat sich nämlich nach langen Konsultationen im BAKOM entschie-den, neben den LTE-Frequenzen die 2014 (GSM) und 2017 (UMTS) frei werdenden Frequenzen ebenfalls zu versteigern, und zwar technikneutral. Das heisst, die fünf Frequenzbänder (800/900 MHz sowie 1,8/2,1/2,6 GHz) werden keiner bestimmten Techno-logie zugeordnet. So kann LTE in allen ge nannten Frequenzberei-chen senden und empfangen. Auch andere Techniken neben LTE können somit genutzt werden. Die erteilten Konzessionen werden 15 Jahre, d. h. bis Ende 2028 gültig sein. Die damit verbundenen Versorgungsverpflichtungen dürfen als moderat bezeichnet werden – bis am 31.12.2018 mind. 25 % in den Bändern 800/900 MHz und 50 % in den Bändern 1,8/2,1 GHz. Die Bänder 2,1/2,6 GHz unter-liegen ab dem 1.1.2019 einer allgemeinen Nutzungspflicht. Damit soll verhindert werden, dass – ähnlich wie seinerzeit Telefonica bei UMTS – Frequenzen zwar gekauft, aber nicht genutzt werden. Je nach Grösse und Lage der versteigerten Frequenzblocks liegen die Mindestgebote zwischen 2,7 und 21,3 Mio. CHF. Besonders in den begehrten Bereichen 800 und 900 MHz werden aber höhere Preise erwartet, weil sich hier mit weniger Aufwand grössere Flächen schneller erschliessen lassen.

In Deutschland konnte der Staat Ende Mai 2010 rund 4,4 Mia. Euro als Einnahmen aus der Frequenzauktion verbuchen. Dies sind zwar deutlich weniger als die rund 50 Mia. EUR, die vor zehn Jah-ren bei der spektakulären UMTS-Auktion erzielt wurden. Gleich-wohl dürfen vor allem die vier Netzbetreiber zufrieden sein, die nun mit dem Aufbau ihrer LTE-Netze begonnen haben. Das be-sondere ist die Verteilung des Funkspektrums auf vier Frequenzbe-reiche: 800/900 MHz sowie 1,8, 2,0 und 2,6 GHz. Bedingt durch die bessere Wellenausbreitung bei tieferen Frequenzen sind für eine schnelle Erschliessung deutlich weniger Basisstationen erfor-derlich. Daher war das 800-MHz-Band trotz strenger Versorgungs-pflichten das begehrteste, in dem je zwei Blöcke für rund 3,6 Mia. EUR an O2, Vodafone und die Deutsche Telekom gingen. Der vier-te Anbieter E-Plus hat sich vor allem auf 1,8/2,0 GHz konzentriert und vergleichsweise bescheidene 283,6 Mio. EUR in die entspre-chenden Lizenzen investiert. Zwar ist damit keine Versorgungs-pflicht verbunden. Später aber müssen für eine praxistaugliche Ver-sorgung Taten in Form von LTE-Basissta tionen folgen, die mit Pla-nungs-, Erschliessungs- und Baukosten schnell einmal über eine Mio. EUR pro Standort erreichen. Aus Kostengründen ist kaum davon auszugehen, dass E-Plus LTE flächendeckend einzusetzen gedenkt, sondern eher als Ergänzung zu HSPA in Ballungsräumen


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USV-Lösungen in jeder Grösse300 VA–800 kVA

sieht. Die drei anderen Anbieter hinge-gen setzen LTE zunächst ausserhalb der Ballungsräume im 800/900-MHz-Band ein, um heute unterversorgten Gebieten im Rahmen der sogenannten «Digitalen Dividende» die Möglichkeit eines mobi-len Internet zugangs zu bieten. Die Nut-zung höherer Frequenzen folgt später.

Beim östlichen Nachbarn Österreich lief die Versteigerung völlig anders. Der Mobilfunkanbieter A1 Telekom Austria veranstaltete im Juni dieses Jahres zu-nächst eine gross angekündigte LTE-Präsentation. Im August wollte A1 dann auf LTE verzichten und lieber auf HSPA setzen. Gleichwohl bot A1 bei der Fre-quenzversteigerung unerwartet mit und ersteigerte ein beachtliches Kontingent. Dabei wurden Pakete im 2,6-GHz-Be-reich für insgesamt 39,5 Mio. EUR von den vier grossen Österreicher Mobil-funkanbietern ersteigert – deutlich preis-werter als in Deutschland. Die für die Lizenzvergabe zuständige Regulierungs-behörde zeigte sich gleichwohl mit dem Ertrag aus der Versteigerung zufrieden und erwartet, dass die Frequenzen vor-wiegend für LTE genutzt werden. De-ren Vergabe ist wie in Deutschland mit einer Versorgungsverpflichtung verbun-den. So müssen die Unternehmen bis Ende 2013 ein Viertel der Bevölkerung mit LTE versorgen, um die Frequenzen bis 2026 nutzen zu können.

Zweite Hürde: LTE-EndgeräteangebotAllerdings bereitet heute die beschränk-te Auswahl und Verfügbarkeit von End-geräten nicht gerade grosse Lust auf LTE. Durchforstet man die Pressemel-dungen der Hersteller, etwa von Markt-führer Nokia, so liest man wenig zu LTE, bis Redaktionsschluss schon gar nichts zu LTE-Endgeräten. Die Netz-werksparte Nokia-Siemens berichtet zwar von einem unterzeichneten Vertrag mit dem Betreiber LightSquared/USA über Netzdesign, Lieferung, Installation und Unterhalt eines LTE-Netzes über sieben Mia. US$ verteilt auf acht Jahre. Von LTE-Feldtests ist u. a. in Russland, Australien, Italien und Deutschland (O2) die Rede. Zusammen mit Huawei baut man zurzeit das LTE-Netz der Deut-schen Telekom auf. Aber zu kommerziell

Bei Einführung neuer Mobilfunktechno-logien wird zu Recht stets die Frage gestellt, ob der Netzaufbau – stets ein-hergehend mit einer jeweiligen Sender-zunahme – wirklich nötig sei. Die Not-wendigkeit von Long Term Evolution (LTE) folgt aus dem Bedürfnis, mit sei-nem Smartphone oder Notebook immer und überall online zu sein. Die Verkaufs-zahlen vorzeigbarer Endgeräte und die Verkehrsstatistiken der Mobilnetzbetrei-ber reflektieren diesen Kundenwunsch eindrücklich. In der Schweiz gehören be-reits deutlich über 30 % aller verkauften Handys zur Smartphone-Kategorie – mit weiter steigender Tendenz. Parallel dazu verdreifachte sich 2009 das mobile Da-tenverkehrsvolumen innert 12 Monaten. Die Netzbetreiber sind also gezwungen,

ihre bestehenden UMTS/3G-Kommu-nikationsnetze mit High Speed Packet Access (HSPA/HSPA+) weiter auszu-bauen und mit neuen Technologien wie LTE/4G zu ergänzen. Daher ist die späte Versteigerung der LTE-Frequenzen durch den Bund unverständlich. Unsere Nachbarn Deutschland und Österreich sind hier ein (D) bzw. ein halbes Jahr (AU) voraus. Funktionierende Mobil-funknetze sind nämlich ein wichtiger Standortfaktor. Warum aber jeder Betrei-ber sein eigenes Netz allein statt mitein-ander baut, ist ebenso schwer verständ-lich. Vor diesem Hintergrund mag das staatliche Verbot der Fusion von Orange und Sunrise in der Schweiz dem Wettbe-werb nützen – der Umwelt dient es nicht.

Ungebremstes Datenwachstum

verfügbaren LTE-Endgeräten schweigt Nokia höchstoffiziell. Zwar haben die Finnen ihr LTE-Modem RD-3 bereits vor mehr als einem Jahr angekündigt und auch LTE-Handys für 2010 ver-sprochen. Jedoch wurde das RD-3 bis-her nur als Testgerät eingesetzt und daher auch nur an Netzbetreiber oder Errichter von LTE-Infrastruktur abge-geben. Immerhin beherrscht das RD-3 alle schnellen Datenübertragungsmodi dreier Mobilfunkgenerationen – EDGE (GSM/2G), HSPA (UMTS/3G) und LTE (4G). Zu konkreten Liefertermi-nen von LTE-fähigen Endgeräten aus

LTE-Modem von LG Electronics.

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dem kühlen Norden ist bisher nichts zu hören.

Doch wie sieht es in Ländern aus, in denen der kommerzielle Start bereits erfolgte? Anlässlich der Inbetriebnahme des ersten LTE-Senders in Ostdeutsch-land dämpfte selbst der Marktführer Deutsche Telekom allzu grosse Erwar-tungen: «Mobiles LTE, das auch in den Grossstädten ausgebaut werden soll, wird es wohl erst ab Ende 2011 geben. Bedingt ist dies unter anderem durch die Endgeräte-Industrie, die entsprechende Endgeräte erst dann auf den Markt bringen wird», so Telekom-Technikchef


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ngBruno Jacobfeuerborn (www.teltarif.de). Das erste Endgerät des Providers wird denn auch ein stationärer LTE-Router sein, der Huawei Speedport LTE B390. Intern wird via WLAN, extern über LTE kommuniziert – LTE als xDSL-Ersatz für schwach besiedelte Gebiete (im Rahmen der sogenannten «Digita-len Dividende»). In eine ähnliche Rich-tung geht Vodafone Deutschland, die LTE zunächst ebenfalls klar als DSL-Ersatz positionieren. Hier wird der ak-tuelle USB-Stick von Samsung ange-boten, wie er auch von TeliaSonera in Stockholm genutzt wird. Er kann im Gegensatz zu einer früheren Version einen Handover zu UMTS/HSPA (3G) oder GSM/EDGE (2G) einleiten, was seine Nutzung auch ausserhalb Stock-holm’s Downtown erlaubt. Bei Vodafone können sich LTE-Interessenten schon seit Wochen online für ein mobiles Breitbandabo mit dem etwas umständ-lichen Namen «Vodafone Zuhause LTE Internet» vorregistrieren.

Allerdings verraten die erwähnten Bit-raten, dass wohl nur das schnellste der drei Angebote (50 Mbit/s) wirklich über LTE laufen wird, während die beiden anderen (7,2 und 21,6 Mbit/s) offen-sichtlich auch über HSPA/HSPA+ abge-wickelt werden. Die möglichen Bitraten sind noch durch das Endgerät (Kate-gorie 3) beschränkt, was Datenübertra-gungsraten von maximal 100/50 Mbit/s (Downlink/Uplink) erlaubt. Dies ist deutlich mehr als mit UMTS/HSPA, aber weniger als die mit LTE theore-tisch möglichen 600 Mbit/s (Downlink). Der Deutsche Telekom-Mann Jakob-feuerborn schenkt diesbezüglich klaren Wein ein. «Auf dem Land planen wir eine garantierte Geschwindigkeit von 2 Mbit/s im Downstream». Deren Pro-dukt «Call & Surf Comfort via Funk» ist wie bei Vodafone als stationärer DSL-Ersatz gedacht. Daher teilen sich meh-rere Nutzer die mögliche Bandbreite von 50 Mbit/s pro LTE-Funkzelle, so-dass auch 2 Mbit/s keinesfalls garantiert werden. «In den Städten werden wir dann Frequenzen um 2,6 GHz verwen-den und das Netz deutlich engmaschiger aufbauen, als es auf dem Land geplant ist», so Jacobfeuerborn. Somit können dort auch höhere Bitraten erwartet wer-den – je nach verwendetem Endgerät.

Position der NetzbetreiberWegen der angespannten Endgeräte-situation bei LTE erstaunt es daher nicht, dass alle deutschen Mobilfunk-netzbetreiber lieber in ausgereifte und technisch erweiterte Technologien mit

grosser Endgeräteauswahl investieren. E-Plus z. B. baut ihr mobiles Datennetz vorwiegend mit HSPA+ aus und hofft, den Marktanteil ebenfalls steigern zu können. Bei Sprache kommt E-Plus der-zeit auf 16 oder 17 %, bei Daten auf rund 10 % Marktanteil. In den vergangenen Jahren ist der umsatzbezogene Marktan-teil ziemlich regelmässig um einen Pro-zentpunkt pro Jahr gewachsen. E-Plus peilt nun die 20-%-Grenze an, und zwar sowohl bei Sprache als auch bei Daten. Die Düsseldorfer wollen mit hohen Bandbreiten und niedrigen Kosten für Endgeräte und Tarife Neukunden ge-winnen. Das geht heute nur mit bewähr-ter Technik, denn «das Rattenrennen um den Rekord im LTE-Ausbau wollen wir nicht mitmachen», so der E-Plus-CEO Thorsten Dirks plakativ. LTE-End-geräte zu vernünftigen Preisen werde es vor 2013 wohl kaum geben, glaubt Dirks. Und so verwundert die LTE-Zurückhal-tung von E-Plus nicht.

Gleichwohl vergeht kaum eine Wo-che, in der nicht Netzaufbauten oder Absichtserklärungen aus Europa gemel-det werden – vor allem von LTE-Netz-lieferant Ericsson. So entstand kurz nach Stockholm (Ende 2009) ein weiteres LTE-Stadtnetz in Oslo (Einschaltung Anfang 2010, beide von TeliaSonera). In Stockholm baut zudem auch TeleNor ein eigenes LTE-Netz und rührt dafür fleissig die 4G-Werbetrommel. Für Dänemark kündigten Telecom Denmark (TDC) und Ericsson gar ein nationales LTE-Netz an, wobei kaum eine volle Flächendeckung angepeilt werden dürf-te. Ericsson wird neben dem Netzaufbau auch für den späteren Betrieb und Un-terhalt besorgt sein. Die Schweden lie-ferten ebenfalls den LTE-Teil für das MetroPCS-Netz in Dallas/Fort Worth (Start im Herbst 2010). Mit der grossen Kelle will Verizon in den USA anrühren, wo 38 Städte mit LTE ver-

sorgt werden sollen – teilweise aller-dings nur mit maximal 70 % Funkabde-ckung, dazu 62 Flughäfen. Die Beden-ken wegen fehlender Endgeräte wurden schnell zerstreut, denn laut deren COO sollen bis zur wichtigen Consumer Elec-tronics Show (CES) im Januar 2011 in Las Vegas sechs LTE-fähige Smartpho-nes und Tablets verfügbar sein. Verizon behauptete Anfang Oktober, bis Ende 2011 200 Mio. US-Amerikaner mit LTE zu versorgen und bis Ende 2013 eine landesweite Flächendeckung erreichen zu wollen.

LTE-Entwicklung geht weiterObwohl LTE noch gar nicht richtig ge-startet ist und der Start in der Schweiz kaum vor Ende 2011 erfolgen dürfte, beschäftigen sich die Forschungsabtei-lungen grosser Hersteller wie Huawei oder Ericsson bereits mit der nächsten Evolutionsstufe, genannt LTE Advan-ced. Die Chinesen demonstrierten be-reits Anfang 2010 mit 1,2 Gbit/s einen neuen Temporekord für mobile Daten-übertragungen. Ericsson bewies an der 3GPP in Barcelona ebenfalls die Mach-barkeit mobiler Datenverbindungen mit derselben Geschwindigkeit – natürlich unter optimalen Bedingungen. z


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Fokus Elektrosicherheit

Die richtige Auswahl von FI-SchutzgerätenDie elektrische Sicherheit sowie die Förderung der sicheren Erzeugung und Nutzung der Elektrizität gehört seit jeher zu den zentralen Anliegen von Electrosuisse, dem schweizerischen Verband für Elektro-, Energie- und Informations-technik. ET startet für 2011 die Artikelreihe «Fokus Elektrosicherheit» zu aktuellen, sicherheitsrelevanten Themen.

Josef Schmucki*

Seit 1976 ist auf Verlangen der Suva eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung auf Baustellen vorgeschrieben. Diese Mass-nahme führte zu einer deutlichen Sen-kung von Elektrounfällen auf Baustellen. Seither wurden Fehlerstrom-Schutzein-richtungen stets häufiger und in anderen Gebäudebereichen verwendet, was durch die Inkraftsetzung der NIN 2010 noch zusätzlich beschleunigt wurde. Kamen Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen bis an-hin häufig als zusätz liche Schutzmassnah-me bei bestimmten Anwendungen und/oder in speziellen Bereichen zur Anwen-dung, werden sie heute bei sämtlichen freizügig verwendbaren Steckdosen ≤ 32 A eingesetzt. Dies hat zur Folge, dass heu-te alle «gemischten» Licht- und Steckdo-senstromkreise in Wohn- und Verwal-tungsbauten mit Fehlerstrom-Schutzein-richtungen versehen werden. Hinzu kommt, dass zwecks Einhaltung der zuläs-sigen Abschaltzeit in Stromkreisen ≤ 32 A generell mehr Fehlerstrom-Schutzein-richtungen einzusetzen sind.

Fehlerströme ≠ AbleitströmeDa die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung den Differenzstrom detektiert, kann sie betriebsbedingte, überwiegend kapazitive Ableitströme nicht von den entscheiden-den ohmschen Fehlerströmen, die auf-grund von Isolationsfehlern, Verschmut-zung, Feuchtigkeit und Berührung span-nungsführender Teile auftreten, unter-scheiden. Dieser technisch bedingte Fakt lässt sich nur dadurch mildern, dass alle betriebsbedingten Ableitströme mög-

lichst gering gehalten werden. Damit un-gewollte und unbeabsichtigte Auslösun-gen nicht vorkommen, soll der Ableit-strom einer Anlage im ungestörten Be-trieb 1⁄3 des Bemessungsdifferenzstromes IΔn nicht übersteigen.

Höchste PräzisionDer Auslösesensor der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung funktioniert derart genau, dass beispielsweise bei einem 63-A-Bemessungsstrom 63.030 A von 63.000 A unterschieden werden können, deren Differenz lediglich 0,47 ‰ be-trägt. Moderne magnetische Auslöser benötigen dazu lediglich eine Leistung von 25 μVA. Selbst schwierige Umge-bungsbedingungen wie –20 … +40 °C in einem Baustromverteiler und häufige Transporte zwischen den Baustellen be-einträchtigen die Präzision von Fehler-strom-Schutzeinrichtungen nicht.

Die richtige WahlDie je nach Anwendung sehr unterschied-lichen Anforderungen und die vielen Kri-terien in den Produktnormen verlangen nach einer grossen Palette von Fehler-strom-Schutzeinrichtungen. Nur schon rein baulich unterscheidet man zwischen mobilen FI-Schaltern, «normalen» FI-Schaltern, FI-Schaltern integriert in Steck-dosen und zwischen FI- oder Differenz-strom-Relais. Fehlerstrom-Schutzeinrich-tungen werden für die unterschiedlichsten Zwecke verwendet: Brandschutz, Perso-nenschutz im Sinne eines Zusatzschutzes, Schutzeinrichtung für den Fehlerschutz. Sie unterscheiden sich weiter bezüglich der Fehlerstrom-Sensitivität, der Frequenz, des Bemessungsstroms und der Polzahl. Die wichtigsten Kriterien zur Unterschei-dung der verschiedenen Typen von Fehler-strom-Schutzeinrichtungen sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefasst.

SerienschaltungFehlerströme in Verbrauchsmitteln, wel-che an Fehlerstrom-Schutzeinrichtun-gen des Typs «B» angeschlossen sind, können DC-Anteile enthalten, was eine Auslösung von Fehlerstrom-Schutzein-richtungen des Typs «A» verhindert. Aus diesem Grund dürfen Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen des Typs «B» nicht hinter Fehlerstrom-Schutzeinrichtun-gen des Typs «A» angeordnet werden (Bild 2+3). Um die Selektivität von Feh-lerstrom-Schutzeinrichtungen zu ge-währleisten, werden zeitlich verzögerte, d. h. selektive Fehlerstrom-Schutzein-richtungen eingesetzt. Es macht jedoch in einer Schaltgerätekombination kaum Sinn, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen in Serie zu schalten. Die Serienschal-tung von Fehlerstrom-Schutzeinrich-

NIN 5.3.1.3.1.1 B + E, zeitliche Verläufe von Feh-lerströmen.

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10* Josef Schmucki ist dipl. Elektroinstallateur und lei-tet bei Electrosuisse das Beratungs- und Inspekti-onsteam Nord-Ost. Josef Schmucki ist zudem Spe-zialist im Bereich der Installationsnormen und als Referent sowie Autor von verschiedenen Fachpub-likationen tätig.


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Ernst Feldmann: NIN Know-how Ausgabe 2010, ISBN 3-905214-65-2,Umfang 238 Seiten, Format 177 x 238 mm, 550 gPreise: Fr. 48.– für Mitglieder; Fr. 64.– für Nicht-mitglieder. Inkl. MwSt., exkl. Porto und Verpackung

ElectrosuisseNormenverkaufLuppmenstrasse 1CH-8320 Fehraltorf

Tel. 044 956 11 65Fax 044 956 14 [email protected]

Das Ziel von Niederspannungs-Installations-normen besteht darin, elektrische Installa-tionen für Personen und Sachen möglichst sicher und risikoarm zu gestalten. Mit häufi g gestellten Fragen aus der Praxis werden die Hintergründe der NIN 2010 beleuchtet, zusätzlich untermalt durch erläuternde Skizzen. Das Buch richtet sich an interessierte Elektro-fachleute, ungeachtet, ob sie im Beruf, in der Aus- oder Weiterbildung stehen oder als Ausbildner an Einführungskursen, Berufs- und Fachschulen tätig sind.

Fachbuch NIN Know-how

Ernst Feldmann: NIN Know-how

anzeige_1_3_hoch_RA.indd 1 06.01.11 09:00

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nach Art des Fehlerstromes.

Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nach Art der Verzögerung.

Fehlerstrom-SensitivitätTyp AC

wechselstromsensitivŠ

ApulsstromsensitivÜ

Ballstromsensitiv‹Ü

erkennt (nur) sinusförmige Wechselfehlerströme

erkennt sinusförmige Wechselfehlerströme und pulsierende Gleichfehlerströme

erkennt Ströme wie Typ A und DCAnteile und/oder hohe Frequenzen bis 2 kHz und sind zugleich kurzzeitverzögert

2 5.3.1.3.1.1 B+Esiehe Bild 1

Zeile 1 – 3 Zeile 1 – 6 Zeile 1 10

Anwendung in der Schweiz nicht zugelassen

Verbraucher mit elektronischen Bauteilen im Netzteil (z.B. Waschmaschinen, EVG, Speisegeräte von elektronischen Verbrauchsmitteln)

Photovoltaik und USVAnlagen, Antriebe mit FrequenzUmrichtern, medizinische Geräte (z.B. Röntgengeräte, CTAnlagen), Ladestationen von Akkumulatoren, Kräne usw. Um glatte Gleichfehlerströme erkennen zu können, wird Spannungsversorgung benötigt → für den GleichstromSensor nicht spannungsunabhängig

Auslösung Unverzögert

20 – 40 ms

Kurzzeitverzögertz.B. õ ö um ca. 10 ms verzögert 30 – 50 ms

Selektiv Àzeitlich verzögert 80 – 150 ms

Typische AuslösezeitStossstrom-festigkeit

≥1 kA ≥3 kA ≥5 kADurch die höhere Stossstromfestigkeit sinkt deutlich die Neigung zu Fehlauslösungen.

Verwendung kleine Installationen Wohnbauten / Haushalte

umfassende Installationen in Gewerbe und Industrie

Serienschaltung von FehlerstromSchutzeinrichtungen

Anwendung kurzzeitige impulsförmige Ableitströme bei Kondensatoren, Schaltnetzteilen, Filtern usw.

feuergefährdete Bereiche, wo auch FehlerstromSchutzeinrichtungen für Personenschutz vorgeschrieben sind (z.B. Holzbearbeitungsbetriebe, landwirtschaftliche Betriebsstätten)

Umgebungen mit Überspannungen aufgrund von Blitzeinschlägen

Kriterien

Fehlerstrom-SensitivitätTyp AC

wechselstromsensitivŠ

ApulsstromsensitivÜ

Ballstromsensitiv‹Ü

erkennt (nur) sinusförmige Wechselfehlerströme

erkennt sinusförmige Wechselfehlerströme und pulsierende Gleichfehlerströme

erkennt Ströme wie Typ A und DCAnteile und/oder hohe Frequenzen bis 2 kHz und sind zugleich kurzzeitverzögert

2 5.3.1.3.1.1 B+Esiehe Bild 1

Zeile 1 – 3 Zeile 1 – 6 Zeile 1 10

Anwendung in der Schweiz nicht zugelassen

Verbraucher mit elektronischen Bauteilen im Netzteil (z.B. Waschmaschinen, EVG, Speisegeräte von elektronischen Verbrauchsmitteln)

Photovoltaik und USVAnlagen, Antriebe mit FrequenzUmrichtern, medizinische Geräte (z.B. Röntgengeräte, CTAnlagen), Ladestationen von Akkumulatoren, Kräne usw. Um glatte Gleichfehlerströme erkennen zu können, wird Spannungsversorgung benötigt → für den GleichstromSensor nicht spannungsunabhängig

Auslösung Unverzögert

20 – 40 ms

Kurzzeitverzögertz.B. õ ö um ca. 10 ms verzögert 30 – 50 ms

Selektiv Àzeitlich verzögert 80 – 150 ms

Typische AuslösezeitStossstrom-festigkeit

≥1 kA ≥3 kA ≥5 kADurch die höhere Stossstromfestigkeit sinkt deutlich die Neigung zu Fehlauslösungen.

Verwendung kleine Installationen Wohnbauten / Haushalte

umfassende Installationen in Gewerbe und Industrie

Serienschaltung von FehlerstromSchutzeinrichtungen

Anwendung kurzzeitige impulsförmige Ableitströme bei Kondensatoren, Schaltnetzteilen, Filtern usw.

feuergefährdete Bereiche, wo auch FehlerstromSchutzeinrichtungen für Personenschutz vorgeschrieben sind (z.B. Holzbearbeitungsbetriebe, landwirtschaftliche Betriebsstätten)

Umgebungen mit Überspannungen aufgrund von Blitzeinschlägen

Kriterien

Tab 1

Tab 2

32

tungen erfüllt nur in jenen Fällen ihren Zweck, wo eine Leitung zwischen den verschiedenen Fehlerstrom-Schutzein-richtungen vorhanden ist.

Gelegentlich testenAlle Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen tragen eine Aufschrift, die einen regelmäs-sigen Funktionstest empfiehlt. Die IEC (International Electrotechnical Commis-sion) empfiehlt in einem technischen Be-richt, diese Kontrolle durch Betätigen der Prüftaste alle 6 Monate durchzuführen (Dez. 2006, IEC TR 62350). Feldstudien haben gezeigt, dass bei regelmässig betä-tigten Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen kaum Ausfälle zu verzeichnen sind. Die Sommer-/Winterzeit-Umstellung ist ein solcher idealer Zeitpunkt, um den Test-

Richtige Anordnung. Unzulässige Anordnung.

knopf der Fehlerstrom-Schutzeinrichtun-gen zu betätigen. Instandhaltungspläne in Betrieben sollen das periodische Testen von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen ebenso vorschreiben.

Personen- und BrandschutzUm eine Stromversorgung mit mög-lichst hoher Verfügbarkeit und Betriebs-sicherheit zu gewährleisten, ist eine sinn-volle, praxisgerechte Aufteilung der Stromkreise auf mehrere Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen wichtig. Es geht dabei letztendlich immer um einen pra-xistauglichen Kompromiss zwischen den Anforderungen an den Personen- und Brandschutz einerseits und an die Be-triebssicherheit andererseits (hohe Ver-fügbarkeit der Anlage).


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Fragen und Antworten zu NIN

NIN-Know-how 63Mit dem Einhalten von Normen erfüllt man auch die gesetzlichen Anforderungen. Für Hausinstallationen decken die NIN diese Anforderungen ab. Da viele Installateure auch Schaltgerätekombinationen herstellen, sind in den NIN auch die wichtigsten Anforderungen an diese Erzeugnisse beschrieben, insbesondere für «Installationsverteiler». Und diesbezüglich treten auch oft Fragen auf, sei es für den Zusammenbau oder aber für die Platzierung. In dieser Ausgabe beantworten wir wiederum Fragen und Antworten zu diesem Thema.

David Keller und Pius Nauer

1 Einsatz von Schaltgeräte-kombinationen E30

Bei verschiedenen Herstellern findet man Schaltgerätekombinationen mit der Definiti-on E30. Diese sind gegenüber «normalen» Schaltgerätekombinationen sehr teuer. Bei uns stellt sich nun die Frage, wo solche Kästen eingesetzt werden müssen. Gibt es gesetzliche Grundlagen, welche auf den Einbau von Schaltgerätekombinationen E30 hinweisen?

(S.M. per E-Mail)

In der NIN 4.2.2.2 und 4.2.2.3 finden wir Hinweise, wie eine Schaltgerätekom-bination montiert werden muss, wenn die Gefahr auf thermische Einflüsse nicht ausgeschlossen werden kann. In diesen Artikeln unterscheidet die NIN zwischen der Anordnung von Schaltge-rätekombinationen hinsichtlich Brand-gefahr einerseits und hinsichtlich der Anordnung in Fluchtwegen andererseits. Die erste Forderung, also die Anordnung hinsichtlich der Brandgefahr, kommt im-mer dann zur Anwendung, wenn eine Schaltgerätekombination auf oder in brennbarem Material montiert werden soll. Hier verlangt die Norm eine nicht-brennbare und wärmeisolierende Ab-trennung zu den brennbaren Gebäude-teilen. Dies kann zum Beispiel durch eine Picalplatte von 10 mm Stärke realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit be-steht darin, dass man eine geschlossene Schaltgerätekombination wählt, welche die Eigenschaften nicht brennbar oder schwer brennbar aufweist. Die Abbil-dung 1A zeigt ein schlechtes Beispiel. Dieser ALU-Rahmen wurde direkt auf eine Holzwand montiert. Abbildung 1B zeigt die Lösung, wie sie die NIN vor-sieht. Um das richtige Modell auszuwäh-len, empfiehlt sich, die Herstelleranga-ben genau abzuchecken. Gerade wenn Unterverteilungen Unterputz in Holz-

konstruktionen oder Hohlwände einge-baut werden, muss der Einlasskasten den Eigenschaften nicht oder schwer brenn-bar entsprechen. Einige Hersteller ge-ben dies mit der Angabe der Glühdraht-prüfung an, zum Beispiel 850 °C. Wird nun in einem Fluchtweg eine Schaltgerä-tekombination installiert, so gilt nun eine Abtrennung gemäss NIN 4.2.2.3 von mindestens EI30. Fluchtwege sind in den Normen und Richtlinien der Verei-nigung Kantonaler Feuerversicherungen geregelt, deren Auslegung bei den ver-schiedenen zuständigen kantonalen

Brand schutzbehörden beachtet werden müssen. Wird nun also in einem defi-nierten Fluchtweg eine Schalt ge rä-tekombina tion montiert, so kann ein ent-sprechendes Modell eines Herstellers verwendet werden, wenn die Angaben E30 mit dem Produkt übereinstimmen. Eine andere Variante gemäss NIN ist na-türlich auch die Platzierung der Schalt-gerätekombination in einer Nische aus nicht brennbaren Baustoffen und einer Türe, welche den Anforderungen EI30 entspricht. Beachten Sie dazu auch Ab-bildung 1C. (pn)

1A

Anordnung und Montage von Schaltgerätekombinationen hinsichtlich Brandgefahr

Brennbare Gebäudeteile

Hinten offener Installations-verteiler mit Alu- Rahmen Eingebaute Betriebsmittel

Nicht brennbare und wärme-isolierende Unterlage z.B 10mm Pical

NIN 4.2.2.2

1B


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2 Kurzschlusssichere Verlegung Wo wird in den Normen gefordert, dass

ein Leitungsstück kurzschlusssicher verlegt werden muss? Was genau bedeutet kurz-schlusssichere Verlegung und welche Anforde-rungen werden gestellt? (Sei es in der Instal-lation oder im Schaltschrank.)

(A.B. per E-Mail)

Die Bezeichnung «kurzschlusssicher» meint, dass zum Beispiel auf einem Lei-tungsabschnitt eben kein Kurzschluss entstehen kann. Die praktischen Erfah-rungen zeigen uns ja immer wieder: nichts ist unmöglich! So schlagen die Normen vor, dass man bestimmte Vor-aussetzungen erfüllen kann, bei deren Einhaltung man die Wahrscheinlich-keit eines Kurzschlusses auf ein Mini-mum verringern kann. Ganz sicher ist dieser Leitungsabschnitt nicht länger als 3 Meter. Dazu kommen nun mecha-nische Schutzmassnahmen. In der Ins-tallation zum Beispiel könnte man die Leitung in ein Stahlpanzerrohr verle-

gen oder einzeln in einen Metall- oder Kunststoffkanal. In Schaltgerätekombi-nationen schlägt die Norm vor, doppelt oder verstärkt isolierte Leiter zu ver-wenden, oder die normal isolierten Lei-ter einzeln in ein Kunststoffrohr einzu-ziehen. Soll te trotzdem ein Kurzschluss eintreten, so dürfen die Auswirkungen keinen Brand oder Verbrennungen ver-ursachen. (dk)

3 Steckdoseninstallation mit Flachkabel

In der März-Ausgabe in Frage 8 haben Sie beschrieben, dass eine Steckdose 3xT13 oder 3xT23 nicht mehr an eine Drehstromgrup-pe 3LNPE angeschlossen werden darf. Da ich in naher Zukunft mit der Planung eines grösseren Büro- und Schulungsgebäudes be-schäftigt bin, frage ich mich, ob die Installati-on in Brüstungskanälen und Erschliessung der Steckdosen mittels Flachkabeln 5 x 2,5 mm2 nicht mehr erlaubt ist. Welche Lösun-gen gibt es tatsächlich noch?

(J. E. per E-Mail)

Die NIN verbietet die verbreitete Ins-tallationstechnik mit Flachkabeln in Brüstungskanälen nicht. Der von ihnen erwähnte Artikel in unserem NIN-Know-how 54 bezieht sich lediglich auf den Anschluss einer einzelnen Steckdo-se. Das SEV info 3036a verbietet hier den Anschluss einer Mehrfachsteckdose an das Drehstromnetz, weil die vorhan-denen Steckdosentypen eine Bemes-sungsspannung von 250 V und nicht 400 V aufweisen und weil auf dem Neut-ralleiter so ein grösserer Strom als der Bemessungsstrom der Steckdose fliessen kann. Somit darf also eine Drehstrom-gruppe für eine Steckdoseninstallation installiert werden, wenn pro Steckdose ausschliesslich ein Aussenleiter ange-schlossen wird. Das Abschlaufen des Neutralleiters auf den einzelnen Steck-dosen ist jedoch nicht erlaubt. Sehen sie sich dazu auch die Abbildung in NIN 5.2.6.2.3.1a B+E an. Besondere Beach-tung ist jedoch der Tatsache zu schen-ken, dass in solchen Systemen der Neut-ralleiterstrom unter Umständen höher als der Aussenleiterstrom werden kann. Dies wird möglich, wenn sich die Ober-schwingungsströme auf dem Neutrallei-ter addieren. Bei einer vernünftigen Un-terteilung der Stromkreise, das heisst, genügend Gruppenleitungen zu instal-lieren, ist die Installation bedenkenlos. Bei langen Flachbandinstallationen kann es auch Sinn machen, dass man eine 4-polige Überstrom-Schutzeinrichtung wählt und somit auch den Neutralleiter vor Überlast schützt. (pn)

4 Leitererwärmungen beim Kurzschluss

Aus verschiedenen Informationsquellen ent-nehme ich, dass bei einer Schleifen-impedanzmessung ein Sicherheitsfaktor ein-gerechnet werden muss, um unter anderem der Widerstandserhöhung infolge Leiterer-wärmung Rechnung zu tragen. Wie gross ist denn dieser Einfluss? (M. K. per E-Mail)

Die Leitererwärmung hängt von der Masse des Leiters, der Grösse des Stro-mes und der Zeiteinwirkung ab. Je grös-ser die Masse (Querschnitt, Länge und Dichte) ist, desto mehr Energie braucht es, um den Leiter zu erwärmen. Der er-wähnte Sicherheitsfaktor beinhaltet un-ter anderem diesen Effekt. In Abbildung 4 sehen Sie, wie stark ein Leiter in etwa erwärmt wird, wenn der entsprechende Strom während 10 Millisekunden fliesst. Diese Zeit entspricht einer Halbwelle bei 50 Hz. Alte Leitungsschutzschalter – sogenannte Nullpunktlöscher – haben in ungünstigen Fällen diese Zeit benö-

Anordnung und Montage von Schaltgerätekombinationen hinsichtlich Fluchtweg

Brennbare Teile von Türen etc Nichtbrennbare und wärmeisolierendeVerkleidung min. EI 30

Nichtbrennbare Teile

NIN 4.2.2.3

1C

Sammelschiene 400 A

Steuerleitung T-Litze 1,5 mm2

• Berührung mit scharfen Kanten ist zu verhindern. • Keine Gefahr der mechanischen Beschädigung (Verstärkte Isolierung,

oder in Kunststoffrohre verlegt)• Höchstens 80 % der zulässigen Betriebstemperatur des Leiters• Maximal 3 Meter lang.

Leitungen ohne Kurzschlussschutz

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Das Arbeitsheft dient dazu, auf einfache Artden umfangreichen Stoff der NIN des SEV zuerarbeiten. Zu den wichtigen Kapiteln derNIN und NIV sind konkrete Fragen gestellt,die der Lernende schriftlich oder anhand ei-ner Skizze beantworten kann. Fragen undAntworten bilden zusammen eine überschau-bare Kurzfassung zur NIN COMPACT 2010.Die Arbeitsblätter eignen sich daher auch gutals Vorbereitung für die Berufsprüfung.

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tigt, um den Stromkreis vollständig zu unterbrechen. Moderne Leitungsschutz-schalter schaffen dies aber deutlich schneller. Im Gegensatz zu Schmelzsi-cherungen haben Leitungsschutzschal-ter einen Schlaganker, der nach dem An-stieg des Stromes beim Erreichen der Auslösegrenze wie eine Gewehrkugel herausschiesst. Bei Schmelzsicherungen bleibt die Auslösezeit von der Energie

abhängig. Das heisst die Erwärmung der Leiter hat einen grösseren Einfluss. Ge-rade wenn es um das Einhalten des Per-sonenschutzes geht, kann das eine Rolle spielen. Besonders bei kleineren Kurz-schlussströmen ist man dann oft unsi-cher. Wie aus der Grafik ersichtlich wird, spielt aber gerade bei kleinen Strömen die Erwärmung eine untergeordnete Rolle. Ein Leiter 1,5 mm2 erwärmt sich

bei 130 A (Ansprechwert für einen LS-C, 13A) während den 10 ms gerade um 0,2 %. Dies reduziert den Strom um ca. 0,25 A. Hier muss angemerkt werden, dass die grössere Unbekannte den Über-gangswiderstand des Fehlers ausmacht. (dk)

5 Nachweis automatischer Abschaltung

Bei einer Schlusskontrolle haben wir uns er-tappt, dass wir die automatische Abschaltzeit im Fehlerfall nicht durchgehend geprüft ha-ben. Dort, wo eine Fehlerstrom-Schutzein-richtung eingesetzt ist, haben wir diese mit dem Bemessungsdifferenzstrom geprüft und überall die Schutzleiterprüfung gemacht. So-mit sind die Abschaltzeiten auch in Ord-nung. Bei Stromkreisen, welche durch Lei-tungsschutzschalter geschützt sind, haben wir jedoch nicht bei jedem Betriebsmittel den so wichtigen Kurzschlussstrom gemessen. Zum Beispiel haben wir bei Beleuchtungs-Stromkreisen und bei Rolladen-Stromkrei-sen ohne Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nur die Schutzleiterprüfung gemacht. Die Kurzschlussstrommessung würde bedeuten, dass wir sämtliche Leuchten demontieren müssten. Es ist uns bewusst, dass wir nur mit der Schutzleiterprüfung die automatische Abschaltung nicht nachgewiesen haben. Der Aufwand, alle Betriebsmittel zur Messung

Anmerkung:Starttemperatur 20°C, Temperaturkoeffizient 0.004 1/K.Bei modernen Leitungsschutzschaltern spricht der Magnetauslöser schon nach 2 bis 3 Millisekunden an. Die nachfolgende Leitererwärmung beeinflusst die Abschaltzeit nicht.

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zu demontieren, ist jedoch einfach zu gross. Wir wollen eine einwandfreie Installation hinterlassen. Gibt es einfachere Methoden, um die Abschaltzeiten nachzuweisen, ohne dass alles demontiert werden muss?

(A.H. per E-Mail)

Das einfachste ist natürlich, die Strom-kreise mit einer Fehlerstrom-Schutzein-richtung zu schützen. Hier kann dann nämlich auf die Messung des Kurzschluss-stromes verzichtet werden, sofern die Querschnitte nicht übersichert sind. Rech-net man den Aufwand des Demontierens der Betriebsmittel für die Durchführung der Kurzschlussstrommessung mit ein, so wird wohl der Mehrpreis einer Fehler-strom-Schutzeinrichtung schon bezahlt sein. In Stromkreisen, wo auf eine Fehler-strom-Schutzeinrichtung verzichtet wird, muss der Nachweis der automatischen Abschaltung mit der Grösse des Kurz-schlussstromes nachgewiesen werden. An der bestehenden Installation eine Mes-sung durchzuführen ist dabei jedoch nur eine Möglichkeit. In der NIN 6.1.3.6.1.1 werden uns sämtliche Methoden, um die automatische Abschaltzeit im Fehlerfall nachzuweisen, aufgezeigt. Neben der Messung wird uns auch die Möglichkeit gegeben, den Kurzschlussstrom mittels ei-ner Berechnung nachzuweisen – weiter

schreibt die NIN, dass der Nachweis auch durch die Verfügbarkeit des Schutzleiter-widerstandes erfolgen kann. In der Abbil-dung 5A werde ich auf die Variante mit der Berechnung eingehen. In diesem Bei-spiel wollen wir den Nachweis der auto-matischen Abschaltung für einen Koch-herd erbringen. Es könnte sich aber an-stelle des Kochherdes auch um eine Leuchte, einen Rolladen oder irgend ein anderes Verbrauchsmittel handeln, bei welchem eine Kurzschlussstrommessung sehr aufwendig ist. Als erstes muss der Schleifenwiderstand an der Speisestelle des Stromkreises bekannt sein. Dieser kann mit abgeglichenen Messleitungen mit einem Installationstester am Ausgang der Überstrom-Schutzeinrichtung erfol-gen. Der zweite Schritt ist das Ermitteln der daran angeschlossenen Leitungslänge und des Querschnitts. Die Leitungslänge kann zum Beispiel aus den Plänen gemes-sen werden. Wichtig ist, dass auch Zu-schläge für die Anschlüsse gemacht wer-den! Um die Abschaltzeit für alle Zweige des Stromkreises nachzuweisen, reicht es grundsätzlich aus, die längste Leitung zu berechnen. Nun wird der gemessene Schleifenwiderstand mit dem Widerstand der Leitung addiert und daraus der Kurz-schlussstrom berechnet. Um auch eventu-elle Fehler oder Übergangswiderstände,

zum Beispiel von Leiterverbindungen, zu berücksichtigen, setzte ich den Korrektur-faktor 0,66 ein. In unserem Beispiel von Abbildung 5A können wir nun sehen, dass die automatische Abschaltung im Fehler-fall von 0,4 s mit dem Leitungsschutz-schalter B16A eingehalten ist. Wichtig ist nun aber, dass wir die Schutzleiterprüfung an jedem Verbrauchsmittel seriös durch-führen. Ist die Schutzleiterverbindung nicht in Ordnung, nützt die ganze Berech-nung nichts und die Abschaltzeit kann nicht eingehalten werden. Die Möglich-keit, mit dem Schutzleiterwiderstand die automatische Abschaltzeit nachzuweisen, funktioniert ähnlich. Hier wird die Be-rechnung einfach durch die Niederohm-messung ersetzt. In Abbildung 5B wollen wir noch einmal die automatische Ab-schaltzeit am Kochherd überprüfen. Die erste Messung ist wiederum die Messung des Schleifenwiderstandes an der Über-strom-Schutzeinrichtung. Dann machen wir eine Niederohmmessung zwischen dem Schutzleiter des Kochherdes und dem Schutzleiter an der Speisestelle des Stromkreises. Ganz wichtig ist hier, die Messleitungen abzugleichen, da diese na-türlich sehr lang werden können und so-mit einen grossen Widerstand aufweisen. Dass Messergebnis der Niederohmmes-sung mit 2 multipliziert ergibt nun den


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massgebenden Leitungswiderstand des Stromkreises, welchen wir mit dem Resul-tat der Schleifenmessung an der Über-strom-Schutzeinrichtung addieren müs-sen. Damit können wir wiederum den Kurzschlussstrom berechnen. Um die Kontrolle von zum Beispiel mehreren Leuchten oder anderen Verbrauchsmit-teln effizienter zu gestalten, ist es von Vor-teil, wenn man zuerst den maximalen Schutzleiterwiderstand berechnet. Siehe dazu Abbildung 5C. Die Berechnung er-gibt einen maximalen Widerstand von 0,75 w. Nun kann mit der Niederohmmes-sung jedes Verbrauchsmittel geprüft wer-den, ob dieser Schutzleiterwiderstands-wert eingehalten ist. Der Vorteil ist, dass durch die Niederohmmessung die Schutz-leiterprüfung auch bereits erledigt ist. (pn)

6 Leiterisolierungen innerhalb Schaltgerätekombinationen

Beim Verdrahten von Schaltgerätekombinationen verlegen wir die einfach isolierten Leiter für die Steuerstromkreise innerhalb von Verdrahtungskanälen und diejenigen für die Leistungsstromkreise offen. Nun sind wir nicht sicher, ob diese Drähte das Aluminiumgehäuse der SK berühren dürfen, oder nicht? (G. G. per EMail)

Diese von Ihnen beschrieben Art der Ver-legung entspricht einer weit verbreiteten Praxis. Gerade die offene Verlegung von Leistungsstromkreisen ermöglicht eine höhere Strombelastbarkeit, als wenn die-se in Verdrah tungskanäle zusammen mit allen anderen Stromkreisen hineinge-zwängt werden. Einfach isolierte Leiter dürfen nicht an blanken, aktiven Teilen anderen Potenzials oder scharfen Kanten anliegen, sie müssen in geeigneter Weise befestigt sein. So verlangt es die Norm. Die leitenden Gehäuseteile gehören nicht zu den aktiven Teilen. Wenn die Schalt-gerätekombination in Schutzklasse I (au-tomatische Abschaltung der Stromver-sorgung) ausgeführt wird, so müssen die Körper mit dem Schutzleiter sicher und dauerhaft verbunden werden. Bei einem Isolationsfehler und dem folgenden Kör-perschluss kann ein Störlichtbogen ent-stehen, welcher Schäden in der Vertei-lung verursacht. Um dieses Risiko zu ver-ringern, ist es sicher sinnvoll, dafür zu sorgen, dass eben einfach isolierte Leiter auch das Gehäuse nicht berühren. Wenn Schutzklasse II angewendet wird (Sonde-risolation), so dürfen aber einfach isolier-te Leiter auf keinen Fall leitende Teile der Gehäuse berühren. Bei kleineren Vertei-lern wird dazu meistens ein Gehäuse aus Isolierstoff verwendet. (dk)

[email protected]@elektrotechnik.ch

Überprüfung automatische Abschaltzeit

ON

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ON

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Berechnung der Fehlerschleifenimpedanz

5x1,

5mm

27m

0.4ΩR

0,563Ω1,5mm

2m

Ωmm0,01757m0,4Ω

A2ρlRR 2

2

S1S

408,28A0,563Ω230V

RUI

SN

K

269,7A408,28A0,66IKmin

5X16A=80A


ON

100003

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B16

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Berechnung mit Schutzleiterwiderstand

0.4ΩR

408,28A20,0820,4Ω

230V2RR

UIPESN

K

0.082ΩR

269,7A408,28A0,66IKmin

5X16A=80A


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ON

10000 3

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ON

10000 3

B16

Berechnung mit Schutzleiterwiderstand

0.4 R

0.75 R

5X16A=80A

Maximaler Schutzleiterwiderstand, damit die automatische Abschaltung noch erfüllt ist.

5A

5B

5C


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Installationspraxis

Die nachfolgenden Fragen gehören zu den folgenden Leistungszielen im Bildungsplan des Elektroinstallateurs EFZ:

Bildungsplan L2/2.1.2:Die Lernenden setzen die Werkstoffe •entsprechend dem Verwendungszweck umweltschonend ein.Die Lernenden erläutern die mecha•nischen, elektrischen, thermischen, chemischen und ökologischen Eigenschaften von berufsbezogenen Werkstoffen und deren Verwendung.

Bildungsplan L1/2.1.4:Die Lernenden treffen Vorsichtsmassnahmen beim Umgang mit Gefahrenstoffen.

Bildungsplan: L1/2.1.5:Die Lernenden entsorgen Elektrogeräte, Werkstoffe, Chemikalien und Gifte entsprechend den Weisungen und Vorschriften.

Aufgabe 270Ordnen Sie die Stoffe anhand ihrer elektrischen Leitfähigkeit (1. = beste):

Aluminium•Kupfer•Eisen•Silber•Blei•

Aufgabe 271Welche Werte gelten für Kupfer?

spezifischer Widerstand•elektrische Leitfähigkeit•Dichte•Schmelzpunkt•

Aufgabe 272Wie heisst die Legierung aus:

Kupfer und Zink?•Kupfer und Zinn?•Wo sind diese Werkstoffe •anzutreffen?

Aufgabe 273Die abgebildeten Materialien sind zu bezeichnen und der verwendete Werkstoff ist anzugeben.

Aufgabe 274Durch was unterscheiden sich «Eisen» und «Stahl»?

Aufgabe 275In den verschiedenen Materialbeschreibungen sind die folgenden Werkstoffe aufgelistet. Wo sind solche Stoffe zu finden? Welche Eigenschaften weisen diese auf?

Acryl•INOX•Polystyrol•AlMgSi0,5•AlMg2•Polyamid•

Aufgabe 276Welche Eigenschaften haben Kunst

stoffe der folgenden Gruppen und welche Kunststoffe gehören dazu?

Thermoplaste•Duroplaste •Elastomere•

Aufgabe 277Die Eigenschaften, die auf die verschiedenen Kabelisolationen zutreffen, sind anzukreuzen.

Aufgabe 278Neben den künstlichen Isolierstoffen gibt es auch Isolierstoffe, die auf Naturstoffen basieren.

a) Um welche Stoffe handelt es sich?•b) Welche Eigenschaften haben sie •

gemeinsam?

Aufgabe 279Werkstoffe werden gemäss VKF in Brennbarkeitsklassen eingeteilt. Wie werden die folgenden Brennbarkeitsgrade definiert und welche Materialien gehören dazu?

Leicht brennbar•Schwer brennbar•Nicht brennbar•

Aufgabe 280Für Kabelisolationen werden auch «vernetzte» Kunststoffe eingesetzt. Sie sind bekannt unter den Bezeichnungen Radox®, XLPE usw. a) Wie entstehen diese Isolationen?b) Welche Vorteile bringen sie?

A B C D E

F G H I K

Kabel TT N1 VV-Uwärm

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Kabel GKN Ceander

Kabel TD H05 VV-F

Kabel TT FE0 N1 EZ1-U

Silikonkabel H05 SJ-K

Kabel Gd H07 RR-F

Kabel PUR N07 BQ-F

Aufgabe 273 Aufgabe 277


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Bei der BKW-Gruppe machen sich jeden Tag rund 2700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter für den täglichenStrombedarf von über 1 Million Menschen stark. Die BKW fördert Bildung und bietet umfangreiche Möglich-keiten – zur Weiterbildung, zur persönlichen Entwicklung und zum individuellen Fortschritt. Machen Sie sichfit für Strom und bringen Sie Ihre Energie in unser Unternehmen ein.

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Mit Brain Food fit für Strom

Aufgabe 281Wenn unterschiedliche Werkstoffe fest miteinander verbunden werden, können Probleme entstehen.

a) Welcher Art sind diese und was •bewirken sie? b) Welche Kombinationen sind •problematisch?

Aufgabe 282Kontaktmaterialien müssen hohe Belas-tungen aushalten. Welche Werkstoffe werden dazu verwendet?

Aufgabe 283Welche Werkstoffe werden als Erder eingesetzt:

im Erdboden?•im Betonfundament?•

Aufgabe 284Kabelbahnen gibts in den Ausführungen:

bandverzinkt•tauchfeuerverzinkt•Inox/V4A•GFK•

Nennen Sie die Vorteile dieser Ausfüh-rungen und die besonderen Anwendun-gen.

Aufgabe 285Bei Installationen werden immer wieder Holzplatten angetroffen. Welche Arten zeigen die Abbildungen?

Aufgabe 286Auf den Produkten sind Kennzeichen angebracht. Welche Massnahmen sind beim Gebrauch und bei der Lagerung zu beachten?

Aufgabe 287Viele Stoffe müssen fachgerecht ent-sorgt werden. Stoffe, die nicht im Keh-richt entsorgt werden dürfen, sind mit «E» zu bezeichnen, alle Stoffe die über die Baumulde oder den normalen Keh-richt entsorgt werden, sind mit «K» zu bezeichnen:

Leuchtstofflampen•Glühlampen•Kupferdraht isoliert•Karton•Energiesparlampen•Batterien•defekte Sicherungen•Leuchten mit VG•alte Kochherde•Gipsreste•Kunststoffverpackungen•

Aufgabe 288Verschiedene Produkte werden im Ver-kauf mit einer vorgezogenen Recycling-gebühr (VrG) belastet. Welche Produkte betrifft dies?

Aufgabe 289In Katalogen und Materialbeschreibun-gen für Elektroprodukte wird die Be-zeichnung «RoHS konform» verwen-det. Was bedeutet dies?

Elektroplanung

Aufgabe 290Was ist der wesentliche Vorteil einer Objektgliederung innerhalb einer Kos-tenkontrolle eines Projektes?

Aufgabe 291Was versteht man unter dem Begriff «Technische Bearbeitung» im Zusam-menhang mit der Leistungserbringung des Elektrounternehmers?

Aufgabe 292Welche Arten bzw. Teile der Techni-schen Bearbeitung kennen Sie?

Aufgabe 293Die TB-A und TB-B werden je nach Projekt durch einen Elektroingenieur bzw. ein Planungsbüro ausgeführt (sepa-rater Auftrag). Warum muss die TB-C immer durch den Elektroinstallateur ausgeführt werden?

Aufgabe 294Wie wird die TB-C durch den Elektro-installateur gegenüber dem Kunden ver-rechnet?

Antworten zu den Aufgaben 270 bis 294 erscheinen mit der Veröffentlichung von ET 02/11 (ab ca. 23.2.) auf www.elektrotechnik.chDie Antworten zu den Aufgaben 251 bis 269 finden Sie jetzt im Dossier Brain Food auf www.elektrotechnik.ch

A B

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Aufgabe 286 Aufgabe 289

Aufgabe 285


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Sicherer Überspannungsschutz für Gleichstromkreise Eine sichere Ausleuch-tung z. B. bei Stromausfall ist wichtig, ob im Büro-haus, in der Industrie oder im Sta-

dion. Dafür sorgen Sicherheits-beleuchtungssysteme, die oft über LON oder Internet ver-bunden sind und zentral bedient oder überwacht werden können. Sollten aufgrund von Blitzen oder Schalthandlungen Über-spannungen in Bus- oder Ener-gieleitungen induziert werden, so kann es u. a. zum Ausfall der Sicherheitsbeleuchtung kom-men. Ein Blitz- und Überspan-nungsschutz ist deshalb auch hier unabdingbar.

Systeme wie Sicherheitsbe-leuchtungen und Notstromver-sorgungen sind DC-Systeme, deshalb ist es wichtig, dass Über-spannungsschutzgeräte wie die der DEHNsecure-Produktfa-

milie zum Einsatz kommen, da diese speziell für DC-Anwen-dungen konzipiert sind. So ist der interne Aufbau der DEHNsecure-Funkenstrecke ideal auf die Anwendung in Gleichstromkreisen abgestimmt. DC-Netzfolgeströme werden durch das verwendete Geräte-konzept bereits in deren Entste-hungsphase verhindert. Durch diese neue Gerätereihe kann nunmehr ein vollständiges Blitz-schutzzonenkonzept unter Ein-beziehung der zonenübergrei-fenden DC-Leitungen umge-setzt werden. Anwendungs gebiete für DEHNsecure sind neben Sicherheitsbeleuchtungs-systemen und Notstromversor-gungen auch DC-Netze zur direkten Speisung von Gleich-stromantrieben, Steuerstrom-kreisen und batteriebetriebenen Versorgungsnetze aller Art.

Die modularen Geräte der Produktfamilie DEHNsecure sind koordinierte Blitzstrom-

ableiter im funktionalen Ablei-terdesign. Ohne zusätzliche Lei-tungslängen oder Entkopp-lungsspulen ist eine energetische Koordination mit den Typ-2-Überspannungs-Ableitern der DEHNguard-Familie gegeben. Die DEHNsecure-Geräte ver-körpern Leistungsfähigkeit und Anwenderfreundlichkeit in prä-gnanter Form. Ihre elektrischen Parameter wurden für die höchsten Anforderungen inner-halb eines Blitz- und Überspan-nungs-Schutzsystems ausgelegt.

Das vibrationssichere Modul-verriegelungssystem ist einzig-artig. Egal, ob es sich um Er-schütterungen und Vibrationen aus dem Transport und der An-wendung handelt, oder ob es die enormen mechanischen Im-pulsbelastungen sind, die wäh-rend eines Ableitvorgangs auf-treten können, das Modulver-riegelungssystem sorgt für sicheren Halt zwischen Basisteil und Schutzmodul. Und den-noch kann im Bedarfsfall der

Schutzmodulwechsel einfach und ohne Hilfswerkzeug erfolgen. Hierzu dient die anwender-freundliche Modulentriegelungs-taste. Beim Schutzmodulwechsel ist eine Fehlbestückung unmög-lich, weil eine mechanische Ko-dierung dies verhindert. Durch die Anwendung von Doppel-klemmen für den Leiteranschluss lässt sich die bevorzugte V-Ver-drahtung der Ableiter bis zu ei-nem Nennstrom von 125 A platz- und kostensparend umsetzen.

Die betriebsstromfreie Funk-tions-/Defektanzeige des DEHNsecure gibt sofort Aus-kunft über die Betriebsbereit-schaft des Gerätes. Neben der standardmässigen Sichtanzeige mit grün-roter Farbmarkierung stehen dem Anwender mit der Gerätevariante DEHNsecure ... FM-Geräte mit zusätzlichem Fernmeldeausgang zur Verfügung.

elvatec ag8852 AltendorfTel. 055 451 06 46

Panel-PC mit LED-Backlight

Die von Spectra angebotenen AFOLUX Panel-PC sind eine Serie preisgünstiger Panel-PC mit kompletter Ausstattung für semi-industrielle Anwen-dungen. Diese Produkte wer-den jetzt mit der energiespa-renden LED-Hintergrundbe-leuchtung angeboten. Ein be-sonderer Vorteil dieser neuen Technologie ist die im Ver-gleich zu herkömmlichen CCFL-Backlights gleichmä-ssigere Ausleuchtung des Dis-plays. Die einzelnen LED sind gitterförmig im LCD-Display angeordnet und werden selek-

tiv betrieben. Diese selektive Aktivierung er-zeugt einerseits in den hellen Bildbereichen ein äusserst brillantes Licht, anderer-seits werden die dunklen Bereiche kom-

plett gedimmt. Dadurch wird der Stromverbrauch deutlich reduziert. Weitere Vorteile sind verbesserter Kontrast, perfekte Schärfe und lebendi-gere Farben. Die Modelle sind lüfterlos und sind mit Wire-less LAN, Lautsprecher, 2 × RS-232, 2 × USB 2.0, 2 × LAN, 1 × Bluetooth ausge-stattet.

Spectra (Schweiz) AG8132 Egg ZHTel. 043 277 10 [email protected]

Distanz messende Sensoren

Als Pionier bei der Miniaturisie-rung bietet Baumer auch im Portfolio der messenden Senso-ren die kleinsten und gleichzei-tig leistungsfähigsten Sensoren. Die sehr kompakten induktiven, optischen sowie Ultraschall- Sensoren verfügen über grosse Messbereiche und messen bei kurzer Ansprechzeit mit hoher Präzision. Sie sind ideal für an-spruchsvolle Applikationen mit beengten Platzverhältnissen. Der Induktivsensor IWFM 08 kann dank seiner kompakten Aussen-massen von lediglich 8 × 16 ×

4,7 mm besonders ein-fach in jede Anlage in-tegriert werden. Bei den optischen Sensoren hat Baumer mit dem OADM 12 den kleins-ten auf dem Markt er-hältlichen Laser-Dis-tanzsensor mit integ-rierter Auswerteelekt-ronik im Angebot. Er misst farb- und materi-alunabhängig über eine

Messdistanz von bis zu 120 mm mit 2 μm Auflösung. Ebenfalls der kleinste auf dem Markt er-hältliche Sensor seiner Art ist der Ultraschall-Sensor UNDK 10. Die sehr schmale Schallkeule ermöglicht Füllstandsmessungen auch in Behältern mit kleinen Öffnungen bis zu einer Mess-distanz von 200 mm.

Baumer Electric AG8500 FrauenfeldTel. 052 728 13 [email protected]


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Virtueller Portier mit Interaktion In vielen Firmen wird der Empfang temporär bedient. Die übliche Situation: In einer Ecke oder an der Wand finden Kunden und Lieferanten ein Telefon mit interner Nummer. Viel besser ist da der interaktive virtuelle Portier, der gleichzeitig die Kontaktperson findet, die interne Telefonverbindung wählt, die Webcam einschaltet, die Zutrittskontolle auslöst, «Guten Tag» wünscht und mit einem freundlichen Gesicht zum Eingeben der Anmeldedaten über den Touchscreen oder die Tastatur auffordert. Die Antwort kommt in kurzer Zeit und während des Wartens auf die abholende Person, präsentiert sich dem Wartenden das neue Firmenvideo im Bildschirm. Das hinterlässt einen guten Eindruck und zeigt Kompetenz. Der interaktive virtuelle Portier ermöglicht den erweiterten Einsatz von Empfangspersonal in die Administration, Buchhaltung, Warenverteilung

usw. ohne Mehrbelastung der Personalkosten. Das anonyme Telefon wird ersetzt durch ein modernes Terminal mit Bildschirm, Tastatur, Webcam, Telefonhörer, Karten bzw. Badgeleser und Drucker. Der virtuelle Portier macht gleichzeitig auch die Präsenzkontrolle und Zeiterfassung von Mitarbeitern.

DECATRON AG8604 VolketswilTel. 044 947 26 [email protected]

All-in-One Digital-Recorder Mit AllinOne DigitalRecordern wie dem Monacor DMR1904LCD für die Videoüberwachung erobert eine neue Geräteklasse den Markt. Durch die Integration des Recorders in einen 48cm/16:10Monitor (19"), verringern sich Platzbedarf und Montageaufwand erheblich, ohne auf Funktionen verzichten zu müssen. Neben der lokalen Betrachtung der Kamerabilder auf dem Monitor, bietet der DMR1904LCD die Möglichkeit, über eine Netzwerkverbindung auf die Bilddaten zuzugreifen. Selbst über ein Smartphone ist der Zugriff auf den Recorder möglich. Die eingesetzte H.264Komprimierung steigert die Bildqualität bei Internetübertragungen und erhöht gleichzeitig die maximale Aufzeichnungszeit durch optimale Ausnutzung der Festplattenkapazität, die auf maximal 1 Ter

rabyte ausgebaut werden kann. Der Monacor DMR1904LCD ist für den Anschluss von 4 Überwachungskameras ausgelegt, deren Signale er als PentaplexRecorder nutzbar macht (Live, Aufnahme, Wiedergabe, Backup und Netzwerkzugriff sind gleichzeitig möglich).

Monacor Schweiz AG6343 RotkreuzTel. 041 799 72 [email protected]

Mit der Box durch die Wand! Die Zeiten, in denen für die Ewigkeit gebaut wurde, sind längst vorbei. Der schnelle Wandel von Markt und Technologie verlangt ständige InfrastrukturAnpassungen und damit gebäudetechnische Veränderungen. Die Brandabschottung zwischen den Räumen muss in öffentlichen Bauten dabei jedoch stets gewährleistet bleiben. Betroffene kennen es: Für jede zusätzliche Leitung muss der herkömmliche Brandschott mit Gewalt geöffnet und nach der Installation des zusätzlichen Kabels wieder versiegelt werden. Die Neuversiegelung durch den Fachmann verursacht dabei oft höhere Kosten als die zusätzlich verlegte Leitung! Die Lösung heisst EZPath by Cablofil: Die Box ist nach der Montage ein perfekter Brandschott, kann voll belegt werden oder auch als Reserve leer stehen. Alle denkbaren Leitungen können nun installiert oder deinstalliert werden, ohne

die Funktionstüchtigkeit des EZPath by Cablofil zu beeinträchtigen. Dabei werden die Standards der gängigen Normen VKF, S90, EN 13663/UL erfüllt. Das Beste: EZPath by Cablofil ist vom Techniker innerhalb weniger Minuten installiert.

Legrand (Schweiz) AG5242 BirrTel. 056 464 67 67www.cablofil.ch [email protected]

Intelligenter GSM-Störmel-

Mit dem LowCost Störmelder von SSM530 von Spec tra können per SMS Zustandsänderungen an den digitalen Eingängen des Geräts an ein Mobiltelefon gemeldet oder die digitalen Ausgänge des Systems geschaltet werden. Die Zustandsmeldungen, die vom SSM530 per SMS gesendet werden, enthalten Datum und Zeitinformationen, sodass das Ereignis vom Empfänger der Meldung zeitlich genau zugeordnet werden kann. Typische Anwendungen für den SSM530 sind Störungsmeldungen in der Gebäudeautomatisierung, Schaltvorgänge aufgrund

bestimmter Ereignisse bei Heizungs, Klima und Kühlanlagen oder Alarmmeldungen bei Maschinen und Anlagen, die ohne Überwachungspersonal vor Ort betrieben werden. Der SSM530 verfügt

über 10 digitale Ein und 2 digitale Ausgänge sowie 2 serielle RS232 Schnittstellen. Gewisse Eingänge lassen sich auch als Zählereingänge verwenden. Mit den seriellen Schnittstellen können SMS Messages (bis 140 Zeichen) an angeschlossene Geräte weitergeleitet bzw. ASCIIZeichenketten empfangen werden. Das SSM530 verfügt über ein TriBand GSM/GPRS Modul.

Spectra (Schweiz) AG8132 Egg ZHTel. 043 277 10 [email protected]


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Veranstaltungen

Informationstagung für Betriebselektriker2.3.2011, Forum Fribourg•9.3.2011, Kongresshaus Zürich•10.3.2011, Kongresshaus Zürich•22.3.2011, Beaulieu Lausanne•29.3.2011, Kongresshaus Zürich•30.3.2011, Kongresshaus Zürich•15.3.2011, Kursaal Bern•5.4.2011, Messe Basel•22.11.2011, Palazzo FEVI Lugano• www.electrosuisse.ch, [email protected]

easyFairs Automation easyFairs Elektronik

26.–27.1.2011, Eulachhalle Winterthur •www.easyfairs.com/automationschweiz

easyFairs MaintenanceBranchentreff für Instandhaltung und Facility Management•9.–10.2.2011, Messe Zürich •wwww.easyfairs.com/maintenanceschweiz

6. Schweizer Haustech PlanertagGebäudetechnik 2020 – Steht der Branche ein grundlegender •Wandel bevor?24.2.2011, Kongresshaus Zürich •www.haustech-planertag.ch

Schweizer Minergie-MesseDie Messe für mehr Wohnkomfort und energieeffizientes Bauen•10.–13.3.2011, Messehalle Luzern •www.fachmessen.ch

7. Planerseminar HSLU22.3.2011, HSLU Horw •www.haslu.ch/planerseminar

Innovationsforum EVUSmart Metering, Smart Grids, E-Mobility, Virtuelle Kraftwerke •5.–6.4.2011, Fachtagung, 7.4. Workshop, Zürich •www.vereon.ch

EnergissimaErneuerbare Energien, Energieeffizienz, Umweltprävention/ •-sanierung, nachhaltige Entwicklung13.–16.4.2011, Forum Fribourg •www.energissima.ch

Instandhaltung von elektrischen Anlagen25.8.2011, Kongresshaus Zürich•6.9.2011, Messe Basel•30.8.2011, Kursaal Bern•9.11.2011, Beaulieu Lausanne •www.electrosuisse.ch, [email protected]

Sindex 2012 massgebend in TechnologieDienstleistungen und Produkte aus den Bereichen der Automa-•tion, Elektronik und Elektrotechnik4.–6.9.2012, BEA bern expo •www.beaexpo.ch

Forum für Elektrofachleute 1.11.2011, Kursaal Bern•5.12.2011, Kongresshaus Zürich•15.11.2011, Forum im Ried Landquart •www.electrosuisse.ch, [email protected]

Weiterbildung

VSEI-Seminare:

NPK-Basis (9.00–16.45 Uhr)2.03.11, Effretikon•14.04.11, Egerkingen•23.06.11, Horw•

NPK-Anwendung (9.00 –16.45 Uhr)16.03.11, Effretikon•5.05.11, Egerkingen•30.06.11, Horw•

NPK-Ausmass (9.00 –17.00 Uhr)12.04.11, Zürich•

NPK Was ist neu 2011? (3 Std.)26.01.11, Rorschach (N-209)•01.02.11, Bettlach (N-210)•02.02.11, Gwatt (N-211)•03.02.11, Naters (N-212)•08.02.11, Aarau (N-213)•

Pauschalvertrag (16.00 –18.00 Uhr)22.02.11, Zürich (PV-14)•

SIA 118 für Praktiker (13.45 –16.45 Uhr)30.03.11, Zürich SIA-5•

Asbest (9.00 –16.30 Uhr)10.02.11, St. Gallen (Asbest-20)•23.02.11, Bern (Asbest-24)•04.03.11, Horw (Asbest-21)•06.04.11, Effretikon (Asbest-23)•

Verkaufen leicht gemacht (2 Tage, 9.00 –16.45 Uhr)24.03./13.04.11, Horw (VT-6)•

Blitzschutzseminar (5 Tage, 8.30 –17.30 Uhr)08.–10.03.11 und 30.–31.03.11, Prüfung 16.05.11, Zürich/Fehr-•altorf (Bli-19)07.–09.09.11 und 27.–28.09.11, Prüfung 14.11.11, Zürich/Fehr-•altorf (Bli-20)

FTTH-Seminare (Kurse Theorie Deutsch, 8.30 –16.30 Uhr)21.2.11, EBZ-Effretikon (T18)•23.2.11, Hotel Arte, Olten (T19)•24.2.11, Hotel Arte, Olten (T20)•27.4.11, Hotel Allresto, Bern (T21)•

FTTH-Seminare (Kurse Praxis Deutsch, 8.30 –16.30 Uhr)15./16.3.11, Diamond SA, Port/Biel (P25a)•15./16.3.11, Dätwyler Cables, Altdorf (P25b)•30./31.3.11, Kuster Netcom AG, Mönchaltorf (P26)•12./13.4.11, Huber + Suhner AG, Herisau (P27a)•12./13.4.11, Reichle & De Massari, Wetzikon (P27b)•3./4.5.11, ZidaTech AG, Hägendorf (P28a)•3./4.5.11, Diamond AG, bei Feller, Horgen (P28b)•24./25.5.11, Kuster Netcom AG, Mönchaltorf (P29)•26./27.5.11, Dätwyler Cables, Altdorf (P30) •7./8.6.11, Huber + Suhner AG, Herisau (P31a)•7./8.6.11, Reichle & De Massari, Wetzikon (P31b)•

FTTH-Seminare (Kurse Theorie Französisch, 8.30 –16.30 Uhr)5.5.11, BKS Kabel-Service SA,Yverdon-les-Bains (Tf10) •

FTTH-Seminare (Kurse Praxis Französisch, 8.30 –16.30 Uhr)2./3.2.11, BKS Kabel-Service SA, Yverdon-les-Bains (Pf15)•


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FTTH-Seminare (Kurse Theorie Italienisch, 8.30 –16.30 Uhr)27.1.11, Diamond SA, Losone (Ti4)•

FTTH-Seminare (Kurse Praxis Italienisch, 8.30 –16.30 Uhr)10./11.2.11, Diamond SA, Losone (Pi5)•11./12.4.11, Diamond SA, Losone (Pi6) •www.vsei.ch, Tel. 044 444 17 25

Schweizerische Technische Fachschule Winterthur (STFW) 23.2.2011 Infoveranstaltung Elektrotechnik, Telematik, •Informatik (18.30–20 Uhr) www.stfw.ch, Tel. 052 260 28 00

electrosuisse:

EN 61439-1 Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen9.–10.11.2011, Fehraltorf•

Prüfungsvorbereitung Art. 14/1514.–15.11.2011, Fehraltorf•

Bewilligung für Installationsarbeiten an besonderen Anlagen nach Art. 14/15

7., 8., 13., 14., 15.12.2011, Fehraltorf •www.electrosuisse.ch, [email protected]

CRB-Standards PraxisEinführung in die Erstellung präziser und rechtssicherer •Leistungsverzeichnisse mit dem Normpositionen-Katalog NPK2., 9., 16., 23.2.2011, Bern, Hochbau (13.30–17.00 Uhr)•

CRB-Standards ExtrasAnwendung und Vertiefung des neuen Baukostenplans Hochbau •eBKP-H12., 19., 26.1.2011, Basel (13.30–17.00 Uhr)•26.1., 2.2., 9.2.2011, Zürich (13.30–17.00 Uhr)•

Meimo AG Schulung 2011:

ProLine Schulung Basic (8.30–17.00 Uhr)10.2., 15.2., 1.3., 10.3., 24.3.2011•

Elero-Antriebsschulung (8.30 –17.00 Uhr)1.2., 24.2., 15.3., 29.3.2011•

Workshop ProLine 2 (8.30 –17.00 Uhr)3.2., 8.2., 17.2., 22.2., 3.3., 8.3., 17.3., 22.3.2011 •www.meimo.ch, [email protected]

EM ELECTROCONTROL AG24.2.11, Elektro-Forum 2011 (Highlight 2011), BEA bern expo •www.electrocontrol.ch

Gebäudeautomation mit Wago KNX IP-Komponenten, CoDeSys V2.3, BacNet u. a.•Diverse Kurse in Domdidier •www.wago.ch, [email protected]

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Unsere InserentenABB Schweiz AG 31ARNOLD Engineering und Beratung 55Arocom AG 3Baumer Electric AG 74BKW FMB Energie AG 9, 22, 73Brelag Systems GmbH 13, 32, 70Büchel Blech AG 63Bugnard SA 27CTA Energy Systems AG 62DECATRON AG 75Demelectric AG 11DISA Elektro AG 53, 54Electrosuisse SEV 65Elektro-Material AG 7Elektron AG 2. USElko-Systeme AG 68elvatec ag 35, 74Fluke (Switzerland) GmbH 33GMC-Instruments Schweiz AG 14Hager AG 2HS TECHNICS AG 61IBZ Schulen 69Legrand (Schweiz) AG 75Mesago Messe Frankfurt GmbH 77

Monacor Schweiz AG 75Müller Paul-Emile 68Olaer (Schweiz) AG 55Osram AG 42Otto Fischer AG 3. US PHOENIX CONTACT AG 4Plica AG 23puag ag 5se Lightmanagement AG 47Spectra (Schweiz) AG 74, 75Steinel Vertrieb GmbH 25, 1. USSTF Schweizerische Techn. 69Systec Therm AG 43Theben HTS AG 10WAGO CONTACT SA 4. USWeidmüller Schweiz AG 37

Stellenmarkt 78

MessenEMV 2011 Stuttgart 77

Beilagen WAGO Contact

Im Text erwähnte FirmenABB Schweiz AG 5, 6, 15, 22Arbon Energie AG 21Beniwood AG 9Bundesamt für Energie 10, 20Cecoflex 14Cisco Systems GmbH 23EBS Elektrizitätswerk Bezirk Schwyz 11EKZ 11Electrosuisse SEV 10, 65Elektro-Material AG 8Elektron AG 44Empa 57Erlenhof Energie AG 9ETH Zürich 12EWZ 48, 59 Feller AG 14Gloor Engineering 15Grossauer Elektro-Handels AG 7Hager AG 12Hefti, Hess, Martignoni Zürich AG 43Hochschule Luzern 12

Holcim Schweiz 5Holzwerk Lehmann AG 9Nanotek Instruments 58Osram 42, 47Otto Fischer AG 14Philips AG 44, 46Reichle & DeMassari AG 14Sattel Hockstückli AG 11Schurter AG 15Siemens AG 50Siemens Schweiz AG 21, 42, 47St. Gallisch-Appenzellische Kraftwerke AG 9Suva 6VDE 53VDI 46VSEI 8Weber AG 12WEEE Forum 13Zumtobel Licht AG 43ZVEI 9

ImpressumISSN 1015-3926 61. Jahrgang 2010 Druckauflage: 7000 Exemplare Auflage: 5288 WEMF 2009

Kontakt Alle Mitarbeiter erreichen Sie unter [email protected]

Herausgeberin AZ Fachverlage AG Neumattstrasse 1 5001 Aarau Tel. +41 (0)58 200 56 50 Fax +41 (0)58 200 56 51

Geschäftsführer Dietrich Berg

Leiterin Zeitschriften Ratna Irzan

Redaktion Elektrotechnik, Neumattstrasse 1, Postfach, CH-5001 Aarau [email protected]

Chefredaktor Hansjörg Wigger, Tel. +41 (0)58 200 56 34 Raymond Kleger, Tel. +41 (0)52 765 22 53

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Rico De Boni, David Keller, Pius Nauer, Hans R. Ris, Marcel Schöb, Erich Schwaninger, Rüdiger Sellin

COPYRIGHT Mit der Annahme von Manuskripten durch die Redaktion und der Autor-Honorierung durch den Verlag erwirbt der Verlag das Copyright und insbesondere alle Rechte zur Übersetzung und Veröffentlichung der ent-sprechenden Beiträge in anderen verlagseigenen Zeitschriften sowie zur Herausgabe von Sonderdrucken. Für unverlangt eingesandte Text- und Bildunterlagen übernimmt die Redaktion keine Gewähr. Produkte und Highlights sind kostenpflichtig. Nachdruck, auch auszugsweise, nicht gestattet.

Leitung Werbemarkt Jürg Rykart, Tel. +41 (0)58 200 56 04

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Aboverwaltung [email protected], Tel. +41 (0)58 200 55 68

Preise Jahresabo Fr. 119.–, 2-Jahres-Abo Fr. 208.– (inkl. 2,4% MwSt.)

Layout/Produktion Peter Weber

Druck Vogt-Schild Druck AG, 4552 Derendingen

Ein Produkt der Verleger: Peter Wanner CEO: Christoph Bauer www.azmedien.ch

Namhafte Beteiligungen nach Art. 322 Abs. 2 StGB: Aargauer Zeitung AG, AZ Anzeiger AG, AZ Crossmedia AG, AZ Fachverlage AG, AZ Management Services AG, AZ Vertriebs AG, Media Factory AG , Basellandschaftliche Zeitung AG, Berner Landbote AG, Mittelland Zei-tungsdruck AG, Radio Argovia AG, Radio 32 AG, Radio 32 Werbe AG, Solothurner Zeitung AG, Tele M1 AG, TMT Productions AG, Vogt- Schild Anzeiger AG, Vogt-Schild Druck AG, Vogt-Schild Vertriebs GmbH, Weiss Medien AG.

MonatsausgabeET 2 Anzeigenschluss Redaktionsschluss23. 2. 2011 3. 2. 2011 24. 1. 2011

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Kontakt: Thomas StarkTelefon: 058 200 56 [email protected]

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Vorschau Elektrotechnik 2/11PIR & Co. helfen Energie sparen In der Schweiz sind Bewegungs- und Präsenzmelder in öffentlichen Gebäuden, Geschäftshäusern aber auch im privaten Bereich längs-tens etabliert. Sie nimmt damit in Europa eine Vorreiterrolle ein. Al-lerdings kennen bei Weitem nicht alle die Funktionsweise von Bewe-gungs- und Präsenzmeldern, deren Eigenschaften und Einsatzberei - che. ET gibt Antworten und beschreibt neueste Techniken (Bild 1).

Isolation durch Schrumpfen Der Einsatz von wärmeschrumpfenden Kunststoffen hat auch in der Elektroinstallation seinen festen Platz. Die einfache Anwendung, verbunden mit hoher Isolationsfestigkeit, macht den Einsatz von Schrumpfprodukten in vielen Bereichen interessant. Schrumpfen er-gänzt Isolationen und dichtet Einführungen ab (Bild 2).

Funk ist kein Thema und Kupfer geht nichtDer private individuelle Videokonsum über Internet wird den Band-breitenbedarf weiter exponentiell ansteigen lassen. Google TV wird im Laufe 2011 weltweit verfügbar sein und Google vom Internet auf die TV-Bildschirme holen. In Wohnungen sind Netzwerkanschlüsse in jedem Raum gefordert. Swisspro und Casacom stellen ein System vor, das mit bestehenden Elektroinstallationen und einer optischen Kabelinstallation Gigabit-Ethernet in wenigen Minuten erlaubt (Bild 3).

Nachhaltige TelekommunikationDer ständig wachsende Datenverkehr bedingt neue Anschlussnetze (etwa FTTH) ebenso wie leistungsfähige Kernnetze. Wie kann man trotzdem einen weiteren Anstieg des Stromverbrauchs verhindern? Und wie kann eine nachhaltige Nutzung der Infrastruktur dazu bei-tragen, begrenzte Ressourcen zu schonen und den Menschen ihr Le-ben zu vereinfachen?

…und viele weitere aktuelle Artikel zu Themen rund um die Elektrotechnik, Gebäudetechnik, Automation und Telematik

VeranstaltungshinweiseAktuelle Veranstaltungen finden Sie auf www.elektrotechnik.ch, in den Rubriken Veranstaltungen und Agenda.

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Elektrotechnik 2011/01