Festfrequenz-Current-Mode-Controller
Standby-Stromaufnahme weiter senken
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Energieeffizienz-Standards auf dem Vormarsch
In den USA ist seit dem 1. Juli 2008 ein landesweiter Standard in Kraft, der vorschreibt, dass die Leerlauf-Leistungsaufnahme (keine Last) eines Netzteils mit <250 W Ausgangsleistung weniger als 500 mW betragen muss. Erst kürzlich hat das US-Energieministerium (DOE; Department of Energy) noch strengere Standards für den Wirkungsgrad von Akku-Ladegeräten und Netzteilen vorgeschrieben, die ab dem 1. Juli 2013 in Kraft treten sollen (Tabelle). Danach muss die maximale Leistungsaufnahme im Leerlauf weniger als 0,21 W für Netzteile mit einer Ausgangsleistung von 49 bis 250 W betragen (typisch für Notebook-Adapter). Doch oft hinken diese nationalen Regelungen hinter anderen Standards und Marktanforderungen hinterher. Der Energy Policy and Conservation Act (EPCA) aus dem Jahr 1975 sieht vor, dass jeder neue Energiesparstandard so ausgelegt sein muss, dass die maximale Verbesserung des Wirkungsgrads erzielt wird - und zwar hinsichtlich technologischer und wirtschaftlicher Machbarkeit. Die Standards sind daher in der Regel nicht repräsentativ, wenn es um die klassenbeste Leistung geht. Viele Netzteil-Hersteller fordern, dass die Leerlauf-Leistung so weit wie möglich begrenzt wird, um ihre Produkte vom Wettbewerb differenzieren zu können.
| Max. Ausgangsleistung Pout (laut Typenschild) | Min. durchschnittlicher Wirkungsgrad im Betriebsmodus | Max. Leistungsaufnahme im Leerlauf |
|---|---|---|
| 0 bis ≤1 W | ≥0,5 • Pout + 0,16 | ≤0,100 W |
| >1 bis ≤49 W | ≥0,071 • ln(Pout) – 0,0014 • Pout + 0,67 | ≤0,100 W |
| >49 bis ≤250 W | ≥0,880 | ≤0,210 W |
| >250 W | 0,875 | ≤0,500 W |
Vom amerikanischen Department of Energy vorgeschlagene Energiespar-Standards für externe AC/DC-Netzteile.
Das wahrscheinlich progressivste Vorgehen bei Energieeffizienz-Standards findet sich im Bundesstaat Kalifornien. Die Hersteller von Netzteilen wollen keine speziellen Geräte nur für Kalifornien anbieten. Kalifornische Standards haben daher meist sehr weitreichende Auswirkungen; ein Beispiel sind die neuen Gerätewirkungsgrad-Regelungen (Appliance Efficiency Regulations), die im Januar 2013 verabschiedet wurden und vor allem Batterieladegeräte betreffen. Bei rund 170 Mio. Ladegeräten in Kalifornien kann ein höherer Wirkungsgrad dazu beitragen, etwa 2.200 GWh Strom jährlich zu sparen. Dies wäre genug Energie, um 350.000 Haushalte zu versorgen, was wiederum Einsparungen von 306 Mio. Dollar pro Jahr für Haushalte und Betriebe mit sich brächte. Die Regelungen der California Energy Commission (CEC) verlangen, dass ab Februar 2013 alle neuen Konsumelektronik-Netzteile für Mobiltelefone, Körperpflege-Produkte und Elektrowerkzeuge den neuen Richtlinien entsprechen müssen. Ladegeräte für industrielle Anwendungen müssen in den kommenden zwölf Monaten entsprechend neu ausgelegt werden. Mehrere andere US-Staaten wollen dem Beispiel Kaliforniens folgen und die Standby-Leistungsaufnahme ebenfalls weiter verringern.
Bild 1 zeigt ein einfaches Ladesystem, das früher allgegenwärtig war. Damit wurden Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd) in Elektrowerkzeugen aufgeladen. Die Batteriekapazität über den Zeitraum eine Stunde hat den Wert C. Eine Batterie mit 600 mAh kann mit 0,5 C geladen werden. Um die Batterie voll aufzuladen, ist einen Ladestrom von 300 mA über zwei Stunden erforderlich.
Der Schaltkreis in Bild 1 liefert eine konstante Ladung von 0,1 C. Da der 60-Hz-Transformator des Ladegerätes mit Absicht integriert wurde, um die Kosten gering zu halten, anstatt einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, liegt die Leerlaufleistung über der 0,5-W-Grenze. Das ist nicht länger akzeptabel. Bei den Überlegungen, das Ladegerät effizienter zu gestalten, wurde nicht bedacht, dass der Schaltkreis nach dem Ladevorgang weiter ungehindert Strom verschwendet.
Auch heute fehlt bei vielen Ladegeräten noch die Funktion, einen voll geladenen Akku zu erkennen. Selbst nach dem abgeschlossenen Ladevorgang wird dann weiterhin Leistung an die Batterie abgegeben und somit in Form von Wärme verschwendet. Bei intelligenteren Ladesystemen, die den Stromfluss nach dem Ladevorgang abschalten, wird keine Energie mehr unnötig verschwendet und die Batterie läuft nicht Gefahr, beschädigt zu werden.
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