Akkus/Batterien Energieeffizienzanforderungen in der Ladetechnik

Energieeffizienz in der Elektronik.
Energieeffizienz in der Elektronik.

In der Elektronik spielt die Einhaltung von Energieeffizienzstandards eine immer größere Rolle. Für reine Netzteile bestehen weltweit schon seit längerer Zeit gesetzliche Vorgaben. Nun nehmen die Gesetzgeber auch Ladegeräte zunehmend ins Visier. Der Artikel beschreibt die Standards zu den Energieeffizienzanforderungen in der Ladetechnik sowie schaltungstechnische Maßnahmen zu deren Einhaltung.

freiwilligen Programmen zur Energieeinsparung wie etwa EnergyStar oder dem Code of Conduct (CoC) gibt es auch konkrete gesetzliche Vorgaben zur Effizienz der Geräte in lokalen Märkten. So müssen für den europäischen Markt beispielsweise die Vorgaben nach ErP (Energy-related Products) eingehalten werden, damit die Produkte vertrieben werden dürfen. Für den US-amerikanischen Markt gelten dagegen die Vorgaben nach EISA (Energy Independence and Security Act), in Australien gilt MEPS (Minimum Energy Performance Standards) und im koreanischen Raum der Standard der KEMCO (Korea Energy Management Corporation). Ein aktuelles Beispiel für die ständige Verschärfung der Vorgaben findet sich in China, wo zur Zeit eine gesetzliche Verpflichtung zum bisher freiwilligen China Energy Conservation Program (CECP) in Diskussion ist.

Grundsätzlich differenzieren all diese Programme bei ihren Regulierungen in die Produktgattungen EPS (External Power Supplies) und BCS (Battery Charging Systems). Als EPS werden dabei Netzteile zur Spannungs- und Stromversorgung von externen Geräten definiert. Unter einem BCS versteht man ein Batterieladesystem, also ein Ladegerät samt angeschlossenem Akku inklusive einer Ladekontrolleinrichtung. Die Kategorie BCS umfasst auch Geräte mit fest eingebautem Akku, welche über eine Ladeeinrichtung und ein EPS geladen werden.

Bei fast allen verpflichtenden Energieeffizienzstandards ist festzustellen, dass Ladesysteme derzeit ausdrücklich von den Regulierungen ausgenommen sind. So findet sich beispielsweise im Artikel 1, »Gegenstand und Anwendungsbereich« der ErP-Direktive 2009/125/EC in Absatz 2: »Diese Verordnung gilt nicht für: a) Spannungswandler; b) unterbrechungsfreie Stromversorgungen; c) Batterieladegeräte; d) Konverter für Halogenlampen; e) externe Stromversorgungsgeräte für medizinische Geräte«.

Die Anforderungen der Effizienzprogramme für EPS finden sich trotzdem häufig in kundenseitigen Produktspezifikationen wieder. Meist können sie aufgrund fehlender gesetzlicher Notwendigkeit gestrichen werden; nichtsdestotrotz helfen bestehende energieeffiziente Konzepte von reinen Netzteilen aber auch bei der Einhaltung der Standards für Ladegeräte. Daher folgt hier eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten zu beachtenden Punkte.

Zur Prüfung der Einhaltung der Effizienzstandards müssen Wirkungsgrad und Leerlaufverluste des Gerätes getestet werden. Maßgebend für die Berechnung der minimal zu erbringenden Energieeffizienz sind bei allen Standards die Angaben auf dem Typenschild des Gerätes. Bei der Prüfung ist die festgelegte Testmethode einzuhalten:

  • Auswahl von drei zu testenden Geräten nach dem Zufallsprinzip.
  • Anpassung der Netzspannung an die Nennspannung des Gerätes.
  • Die Erfassung aller Werte erfolgt nach dreißigminütigem Betrieb.
  • Prüfung der Geräte in vier Lastfällen: 25 % / 50 % / 75 % / 100 %.
  • Der Mittelwert der Wirkungsgrade aller vier Lastfälle muss dem Standard entsprechen.
  • Die Leerlaufverluste müssen dem Standard entsprechen.

Hierbei ist zu beachten, dass die Effizienzprogramme EnergyStar und ErP bei ihren Vorgaben noch zusätzlich in Standard- und Niederspannungsgeräte unterscheiden. Die aktuellen Grenzwerte können der Tabelle 1 entnommen werden.