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»Smart Grid« einmal anders

Zwanzig Jahre Einschaltstrombegrenzer als Kostenkiller

24. Juli 2023, 9:12 Uhr | Oliver Walter, Camtec Power Supplies und Miriam Leunissen, Freie Fachjournalistin

Einschaltstrombegrenzer kommen heute weltweit beispielsweise in Lichtnetzen in Tunneln, Kraftwerken, Industriegebäuden oder Produktionsanlagen zum Einsatz.

Eine geringere Anzahl an benötigten Sicherungen, der kleinere Verdrahtungsaufwand und die Reduktion an Kupferleitungen durch den Einsatz von Einschaltstrombegrenzern lassen die Kosten schrumpfen, etwa in Verkehrsleitsystemen, Lichtnetzen, Tunneln, Kraftwerken, Industriegebäuden und Industrieanlagen.

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Wer schon einmal ein Heimnetzwerk aufgebaut hat und Laptop, Server, NAS, Workstation und Monitore danach gerne einmal zentral gesteuert über einen Schütz gemeinsam einschalten möchte, der kann erleben, dass die Sicherung fliegt. Spätestens dann mag der eine oder andere darüber nachdenken, ob es nicht doch besser gewesen wäre, in einen Einschaltstrombegrenzer zu investieren. Noch wichtiger ist jedoch eine zuverlässige Peak-Strom-Unterdrückung für die smarte Planung eines weitverzweigten, komplexen Gebäude- oder Anlagennetzes.

Lange Zeit waren die benötigten Begrenzungsfunktionen in die jeweiligen Stromversorgungskomponenten integriert. Doch vor gut 20 Jahren dann entwickelte Camtec Power Supplies aus Pfinztal bei Karlsruhe die ersten separaten und damit dezentral im Netz einsetzbaren Einschaltstrombegrenzer und brachte sie unter dem Label »Made in the Black Forest« auf den Markt. Heute sind Einschaltstrombegrenzer (ESBs) weltweit beispielsweise in Lichtnetzen in Tunneln, Kraftwerken, Industriegebäuden oder Produktionsanlagen im Einsatz.

Ihr Vorteil: Bei der Auslegung der Vorsicherungen und der Dimensionierung einer Verkabelung mit großen Längen wird ihr ambitionierter planerischer Einsatz – selbst bei Qualitätsware, die nach Zuverlässigkeits- und nicht nach Kostenaspekten eingekauft wurde – zum echten Kostenkiller. Denn dank ESB-Einsatz kann die Querschnittdimensionierung der Netzleitung viel geringer ausfallen als bei einer konventionellen Auslegung ohne ESBs.

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Bei sehr langen Leitungen an Verkehrsleitsystemen, Straßenbeleuchtung oder Bahntrassen wiegt ein ESB ein hohes Mehrfaches seines Anschaffungswerts locker schon in Kupferersparnis wieder auf – bei den heutigen hohen Kupferkabelpreisen mehr denn je. Auch die Verfügbarkeit der Anlagen erhöht sich um ein Vielfaches: Service-Noteinsätze, die gerade an Bahntrassen oder in Tunneln extrem hohe Kosten verursachen, werden wirkungsvoll reduziert.

Seit Kurzem hat Camtec mit der ESB001-Serie nun auch ESBs speziell für lichttechnische Anlagen für Neuinstallationen und LED-Retrofits von Bestandsgebäuden entwickelt. Betrachtet man diese als Beispiel, treten die Vorteile noch deutlicher hervor: Denn bei solchen Anlagen kommen selbst in mittelgroßen Installationen bereits größere Mengen von Vorschaltgeräten – heute primär LED-Treiber – zum Einsatz.

Diese Geräte verursachen beim Einschalten hohe Ströme, die sich im Lichtnetz addieren, wenn alle gleichzeitig eingeschaltet werden. Werden a priori elektronische Einschaltstrom-Begrenzer in die Lichtnetzplanung eingebunden, unterdrücken sie diese Peak-Ströme und sorgen für eine stabilere Spannungsverteilung im Netz, was die Verfügbarkeit und Effizienz des jeweiligen Beleuchtungsnetzes beträchtlich steigert.

Lohnend ist dieses Prinzip dabei sowohl bei Indoor- als auch bei Outdoor-Anwendungen – von der Straßen- oder Parkplatzbeleuchtung bis hin zu Beleuchtungssystemen in robusten Umgebungen wie Industrieanlagen und Tunnel. Denn Fakt ist: Was gut für den Geldbeutel ist, ist im Bereich Energie auch gut für die Ökobilanz. Beleuchtung ist ein relevanter Faktor des Stromverbrauchs. So beträgt der Anteil der Beleuchtung am deutschen Stromverbrauch rund 13 Prozent (Quelle: BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V., Stand 3/2021) der insgesamt in Deutschland verbrauchten rund 550 TWh Strom. Davon entfallen nach Berechnungen der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen etwa 85 Prozent auf professionelle Beleuchtung, also Licht in der Industrie, in Handel und Gewerbe, Behörden und Verkehr. Dieselben Experten gehen davon aus, dass der Energiebedarf im Innen- wie im Außenbereich durch den konsequenten Umstieg auf moderne Lichttechnik aus sparsamen Lampen und entsprechend professioneller Steuerung um bis zu 80 Prozent gesenkt werden könnte.

Setzt man dabei an den strategisch wichtigsten Punkten noch besagte separate ESBs ein, schützen diese alle Komponenten im jeweiligen Netz vor Abnutzung und Schäden durch die hohen Peak-Ströme, mit denen diese ohne ESBs fertig werden müssten. Hierdurch wird es möglich, günstigere Komponenten und Materialien zu verwenden, die weniger Belastung aushalten können müssen.

Konkret bewirkt diese Art der Netzplanung Folgendes:

Sie reduziert die Menge an Leitungen und Untergruppen, die verlegt werden müssen.
Sie spart dringend benötigten Platz für andere Komponenten in der Unterverteilung – was besonders bei Retrofit alter Gebäude ein gewaltiger Vorteil ist.
Sie erlaubt, vorschriftsgemäß Leitungen mit kleineren Querschnitten zu verwenden.
Auch der Einsatz schnellerer und kleinerer Leitungsschutzschalter geht damit einher.
Sie erlaubt es, auf eine zusätzliche Steuerung samt Lastrelais verzichten, was vor allem bei Dali-gesteuerten Netzteilen zu einem unnötigen und teuren Mehraufwand führt.
Sie ermöglicht es, in Multiplexern für die Beleuchtungstechnik auf spezielle sonst notwendige Kontaktmaterialien (etwa die Wolframbeschichtung) der internen Relais zu verzichten und auch so Kosten einzusparen.