Wissenswertes & Grundlagen

AAA1Ein Leben ohne elektrischer Strom ist in einem industrialisierten Land nicht mehr vorstellbar. Ein Stromausfall („Blackout“) hätte fatale Folgen. Innerhalb weniger Tage würde die Welt zum Erliegen kommen.

Als Ende des 19. Jahrhunderts mit der Elektrifizierung die zweite industrielle Revolution begann, konnte wohl niemand die Bedeutung erahnen, wie sich dadurch die Welt innerhalb weniger Jahrzehnte verändern würde.


AAA2Die ständige Weiterentwicklung von immer effizienteren elektrischen Verbrauchern sorgt einerseits dafür, dass der Energieverbrauch sinkt. Andererseits führen genau diese neuen Produkte zu einer Verschlechterung der Strom- und Netzqualität, was wiederum zu Verlusten in der Energieübertragung führt.

Gäbe es ein perfektes elektrisches Netz, in dem alle elektrischen Verbraucher und die Verbindungen optimal aufeinander abgestimmt sind, wäre eine Effizienzsteigerung nicht möglich.


AAA3Digitalisierung, Vernetzung, Produktion, Globalisierung und somit Wohlstand für die Menschen wäre ohne elektrische Energie nicht möglich gewesen.

Aber die rasante Entwicklung stellt uns auch vor neue Herausforderungen. Klimawandel und wachsender Energiebedarf fordern uns, verstärkt nachhaltig mit unseren Ressourcen umzugehen. Dies haben wir zu unserem Ziel gemacht und tragen dazu bei, den Energiebedarf zu optimieren.

Auch steigende Energiekosten und Wettbewerbsdruck fordern Unternehmen heraus, auf ein effiziente Produktion zu achten.


Bereits Anfang der 1980er Jahre bestanden Bemühungen, die Nennspannung zu harmonisieren. In den Jahren 1987 – 2008 erfolgten innerhalb Europas mehrere Umstellungen. Hierbei wurde der Anschein erweckt, dass durch eine Spannungsveränderung der Stromverbrauch beeinflusst werden kann. Entgegen der landläufigen Meinung bezog sich die Harmonisierung auf das Niederspannungsnetz nach dem Mittelspannungstransformator, und nicht auf das Hochspannungsnetz.

 

 

Hauptziel der Harmonisierung war, die weltweiten Marktchancen für elektrische Betriebsmittel und Ausrüstungen zu verbessern, was letztendlich auch den Verbrauchern zugute kommt. Befürchtungen, die Umstellung der Nennspannung könne sicherheitstechnische negative Auswirkungen auf im Betrieb befindliche Geräte haben, bestätigten sich nicht. In welchem Umfang die Spannungsumstellung zu einem Mehrverbrauch von elektrischer Energie führen wird, konnte damals allerdings nicht exakt angeben werden. Die Hersteller haben  ihre Produkte an die neuen Normen angepasst, so dass eine Anpassung der Nennspannung praktisch keinen Einfluss auf die elektrischen Verbraucher und den Verbrauch hat.


Um Transparenz in dieses Thema zu bekommen, wurde 2009 vom VDE eine 34-seitige Anwenderregel (VDE-AR-E-2055-1:2009-10) veröffentlicht. Die darin vorgestellten Berechnungsverfahren ermitteln die Einsparung elektrischer Energie, die durch die Spannungsumstellung bei stationären und quasistationären Zuständen zu erzielen sind. Festgestellt wurde, dass die elektrische Energie (kWh) bei 10%-40% reiner ohmschen Verbraucher (nicht geregelt) ca. 0.4%-1.4% mehr/oder weniger sein kann. Da heutzutage und vor allem in  Industrieunternehmen alle elektrotechnischen Verbraucher sehr effizient und geregelt sind, hat eine Spannungsänderung keinen oder nur minimalsten Einfluss auf den Energieverbrauch.


Grafische Darstellung der Wellenform (Sinuskurve Wechselstrom) und die Veränderung über die letzten Jahrzehnte. Der Wunsch nach arbeits- und zeitsparenden elektrischen Maschinen und Produkten für den Unterhaltungsbereich wächst ständig. Immer mehr Leistungselektronik mit immer effizienteren Bauteilen geht ans Netz und verursacht weitere Verzerrungen auf der Sinuskurve. Diese unerwünschten Belastungen führen zu neuen Herausforderungen und erhöhtem Energieverbrauch bei der Übertragung der elektrischen Energie. Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wächst. Der steigende Anteil dezentraler Einspeisung stellt das traditionelle Energieversorgungsnetz vor neue Herausforderungen. Das gesamte Stromnetz kommt an seine Grenzen und die Strom- und Netzqualität leidet mit.

 


Grundlagen

Mit dem Ziel, eine Effizienzsteigerung ein gesamtes elektrisches Verbrauchernetz zu erreichen,  wurde auf der Basis bekannter Technologien in Verbindung mit neuen Materialien, Erkenntnissen aus der Steuerungs- und Regelungstechnik und hochpräzisen Messinstrumenten geforscht und entwickelt. Diese sind für Messungen unter Laborbedingungen erforderlich, um Genauigkeit, Stabilität und Flexibilität überhaupt messen und validieren zu können.


Mit einer stabilisierten Stromquelle können elektrische Parameter verändert und die jeweiligen Auswirkungen simuliert werden. Nur die Kombination heutiger technischer Möglichkeiten, viele Tests und langjährige Erfahrungen ermöglichen es, gute, hochgenaue und innovative Produkte auf den Markt zu bringen. Alle derzeitigen und zukünftigen elektrischen Verbraucher und Technologien werden immer effizienter, verursachen aber gleichzeitig eine Verschlechterung der Stromqualität, was die Übertragung der Energie und die Netzqualität beeinträchtigt. Mit Hilfe des Generators „Chroma“ und der Möglichkeit, alle elektrischen Grössen individuell und bewusst zu simulieren, ist das vorhandene Potential einer Effizienzsteigerung unter Laborbedingungen zu messen und zu visualisieren gewährleistet.


Bei den Forschungsarbeiten und der Entwicklung unseres Systems sind wir sehr tief in die Elektrotechnik gegangen. Mit Messinstrumenten  die es ermöglichen 5 bis 50 Millionen elektrische Messpunkte innerhalb einer Sekunde zu messen und mit einer stabilisierten, hochpräzisen Stromquelle sind wir in der Lage, alle bekannten elektrotechnischen Grössen zu reproduzieren, zu messen und zu analysieren. Nur hochpräzise Leistungsmessungen ermöglichen einen realistischen Einblick in Energieverbrauch und Leistungsfähigkeit. Die physikalischen Grundlagen können nicht geändert werden. Was sich jedoch geändert hat, ist die rasante Weiterentwicklung der elektrischen Verbraucher und die Stromerzeugung. Beides führt zu einer permanenten Verschlechterung der Übertragungs- und Netzqualität.

 

Neben dem hochwertigen Generator als Stromquelle und mit integrierter Messtechnik, wurde auf die neuste und innovative digitale Messtechnik von YOKOGAWA gesetzt. Das neuste Gerät, der WT1800 Leistungsanalysator, zeichnet sich durch innovative Messfunktionen aus. Es ist die ideale Messlösung für die Ermittlung eines Produktwirkungsgrads. Diese Messgeräte werden bei der Entwicklung von Frequenzumformern, Motorantrieben, Beleuchtungen, unterbrechungsfreien Stromversorgungen, im Flugzeugbau und bei Tests von Transformatoren und anderen Anlagen zur Energieumwandlung eingesetzt. Konventionelle Leistungsmessinstrumente können keine genauen zeitbasierten Messungen durchführen und Oszilloskope wurden nicht für Leistungsmessungen entwickelt.

 

Der PX8000 ist das weltweit erste Precision Power Scope, das die zeitbasierte Messung von Oszilloskopen in die Welt der Leistungsmessung bringt. Er kann Spannungs- und Stromsignale genau erfassen und ermöglicht damit neue Anwendungen und Lösungen für unterschiedlichste Aufgaben in der Leistungsmessung. Der PX8000 bündelt die langjährige Erfahrung von YOKOGAWA in der Leistungsmessung und mit Oszilloskopen zu einer revolutionären Neuheit.