Volle Kontrolle über Stromkosten Intelligente Leitungsschutzschalter als Schlüssel zur Energieeffizienz

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In den letzten Jahren wurde der altbewährte elektromechanische Leitungsschutzschalter endlich digitalisiert. Neue intelligente Varianten sind robuster, halten länger und schaffen vor allem Möglichkeiten, Strom in intelligenten Fabriken oder Gebäuden zu messen.

Die Begeisterung für intelligente Leitungsschutzschalter zeigt sich deutlich in der schnellen Marktakzeptanz. Der weltweite Markt für intelligente Leitungsschutzschalter hatte im Jahr 2023 bereits einen Wert von 2,9 Milliarden US-Dollar und wird laut Astute Analytica India bis 2032 auf etwas mehr als 7 Milliarden US-Dollar anwachsen, was einer beeindruckenden durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 10,3 Prozent entspricht.

Während ein Großteil dieses Wachstums durch den Einsatz in industriellen Umgebungen vorangetrieben wird, sind die potenziellen Einsparungen in Bezug auf die Effizienz auch auf dem Smart-Home-Markt zunehmend schwer zu ignorieren.

Intelligente Vorteile

Da es sich bei intelligenten Leitungsschutzschaltern um Halbleiterschaltgeräte handelt, ersetzen sie mechanische Relais durch elektronische Bauteile. Die Geräte verfügen über eine drahtlose Konnektivität, die sowohl Betriebs- als auch Steuerungsdaten überträgt, sodass die Schalter aus der Ferne überwacht sowie ein- und ausgeschaltet werden können. Zigbee und Thread sind häufig verwendete Konnektivitätslösungen.

Intelligente Leitungsschutzschalter können zudem hundertmal schneller auf Kurzschlüsse reagieren als ihre elektromechanischen Pendants und schalten Fehler in nur wenigen Mikrosekunden ab.

Intelligente Schalter haben im Vergleich zu ihren elektromechanischen Pendants auch eine längere Lebensdauer.

Die erhöhte Robustheit und die Leistungsverbesserungen reichen aus, um den Einsatz intelligenter Leitungsschutzschalter zu rechtfertigen. Intelligente Schalter können jedoch auch Dinge tun, die ihre elektromechanischen Vorläufer schlichtweg nicht können, wie z. B. als elektrische Subzähler fungieren – und so Stromverbrauchsdaten auf Stromkreisebene liefern.

Facility Manager in der Industrie können diese Daten nutzen, um genaue Stromverbrauchskarten zu erstellen und effizientere Konfigurationen für ihre Stromverteilungsnetze zu entwerfen: „Ist dieser Stromkreis ausgelastet? Wenn nicht, habe ich noch genug Kapazität, um weitere Geräte anzuschließen?“

Intelligente Schalter können auch zu einem vorausschauenden Wartungsprogramm (Predictive Maintenance) beitragen, indem sie Anomalien im Stromverbrauch aufdecken, die frühzeitig darauf hinweisen könnten, dass eine Abstimmung, Reparaturen oder ein Austausch von Geräten erforderlich sein könnten.

Die Tatsache, dass vernetzte intelligente Schalter Verbrauchsdaten liefern können, kombiniert mit der Möglichkeit, sie (vor Ort oder aus der Ferne) ein- und auszuschalten, macht sie zu nützlichen Werkzeugen für Eigentümer von Gewerbeimmobilien und Managern von Produktionsanlagen, die den Energieverbrauch drosseln und Kosten sparen möchten. Man kann sich auf die Daten der Schalter verlassen, um genaue Einblicke in den Energieverbrauch zu jedem beliebigen Zeitpunkt sowie im Zeitverlauf zu erhalten. Da sie bidirektional arbeiten, ist es zudem möglich, Verbraucher abzuschalten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht benötigt werden.

Diese Fähigkeiten haben zu einer weit verbreiteten Einführung intelligenter Leitungsschutzschalter in industriellen Anwendungen. In Fabriken und anderen industriellen Umgebungen hängen nur wenige Maschinen (manchmal sogar nur eine einzige) an einem bestimmten Stromkreis. Dies macht es einfach, die Strombedingungen und Stromverbrauchstrends mit dem Verhalten abzugleichen, von einer bestimmten Produktionshalle bis hin zu einer einzelnen Maschine – je nachdem, was über den jeweiligen Stromkreis mit Strom versorgt wird.

Die gleichen Vorteile lassen sich auch in Smart Buildings und Smart Homes realisieren.

Intelligente Leitungsschutzschalter für Privathaushalte

Es gibt nur wenige Haushaltsverbraucher, die deutlich mehr Strom beziehen als die meisten anderen. Dazu gehören Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK), Waschtrockner, Geschirrspüler, Poolpumpen und Ladegeräte für Elektrofahrzeuge (EV-Ladegeräte). Es ist kein Zufall, dass all diese Systeme in der Regel über eigene Haushaltsstromkreise verfügen.

In der Vergangenheit mussten Hausbesitzer selten bestimmte Stromkreise in ihren Häusern überwachen oder steuern; die monatlichen Stromrechnungen reichten aus. Das beginnt sich zu ändern, da verschiedene Faktoren Hausbesitzer dazu zwingen, sich ihres Stromverbrauchsverhaltens bewusster zu werden.

Einige Belastungsfaktoren sind allgemeiner Natur, wie z. B. wachsende Umweltbedenken, während andere spezifisch sind, wie das Erleben von rollierenden Spannungsabfällen oder die Überraschung über die Kosten für die Aufrüstung des elektrischen Systems eines Haushalts zur Unterstützung eines EV-Ladegeräts.

Darüber hinaus werden die monatlichen Haushaltsstromrechnungen zunehmend unvorhersehbar, da die Versorgungsunternehmen auf variable Preisstrategien umsteigen.

Um die steigende Nachfrage, die zunehmend drastischen Nachfragespitzen und andere Netzfaktoren zu bewältigen, die das Netzmanagement zu einer ständigen Herausforderung machen, wenden die Versorger Preisstrategien an, die den Verbrauch glätten sollen. Indem sie während der Spitzenlastzeiten mehr für Haushaltsstrom verlangen und außerhalb davon weniger, schaffen die Versorgungsunternehmen Anreize für Privatnutzer, die Nutzung ihrer stromfressendsten Geräte auf die Zeit nach den Spitzenlastzeiten zu verschieben.

Als Reaktion auf immer extremere Hitzewellen installieren mehr Menschen Klimaanlagen (AC) und lassen diese über längere Zeiträume laufen. Die Versorgungsunternehmen können die Preise erhöhen, um die Kunden dazu zu bewegen, ihre Klimaanlagenutzung zu mäßigen, um so Spannungsabfälle zu vermeiden oder abzumildern.

Für Hausbesitzer ist die Installation intelligenter Leitungsschutzschalter einer der wenigen praktikablen Mechanismen, die zur Verfügung stehen, um ihren Stromverbrauch in Echtzeit zu verstehen und die Kontrolle über ihren eigenen Stromverbrauch zu übernehmen.

Die Möglichkeiten für Privathaushalte in Europa

Europa ist mit einem Anteil von mehr als 40 Prozent am Weltmarkt bereits der führende regionale Markt für intelligente Leitungsschutzschalter, und es wird erwartet, dass die Region bis 2032 das stärkste Wachstum verzeichnen wird

Dies spiegelt ein breiteres Streben nach Energieeffizienz, Netzmodernisierung und der Integration erneuerbarer Energiequellen in das Stromnetz wider.

In diesem Kontext gewinnt das Segment der Privathaushalte zunehmend an Bedeutung, da die Energiewende in Europa die Art und Weise verändert, wie Privathaushalte Strom erzeugen, speichern und verwalten. Die Unterstützung für Smart Homes wächst, insbesondere für die Einführung dezentraler Energiesysteme wie Solaranlagen auf dem Dach und Batteriespeicher, die kompakte, intelligente Leitungsschutzschalter erfordern. Dieser Trend passt gut zu den Smart-Grid-Bemühungen (intelligenten Stromnetzen) regionaler Energieversorger. Die von Smart Homes gelieferten Daten, einschließlich der Informationen von intelligenten Leitungsschutzschaltern, sind für die Versorgungsunternehmen von großem Nutzen, wenn sie daran arbeiten, die Stromlasten effektiver zu steuern.

Intelligente Stromzähler (Smart Meter) werden in ganz Europa immer beliebter, auch wenn der Fortschritt von einem Markt zum anderen noch ungleichmäßig ist. Nach Angaben der Europäischen Kommission verfügten Ende 2021 54 Prozent der europäischen Haushalte über einen intelligenten Stromzähler, und in 13 EU-Ländern hatte die Marktdurchdringung bis Ende 2022 bereits 80 Prozent überschritten

In Deutschland beschleunigt sich die Einführung von Smart Metern durch einen rechtlichen Rahmen, der den verpflichtenden Einbau ab 2025 für definierte Nutzergruppen ausweitet, mit Ausbauzielen bis 2030 und darüber hinaus. Dies dürfte die Nachfrage nach Smart-Grid-kompatiblen Komponenten wie intelligenten Leitungsschutzschaltern stärken. Da der Energieverbrauch in Haushalten sichtbarer und enger mit variabler Versorgung und Preisgestaltung verknüpft wird, wird der Wert der Überwachung und Steuerung des Verbrauchs auf Stromkreisebene steigen.

Gleichzeitig dürfte die Akzeptanz von praktischen Erwägungen abhängen. Die Kosten für Aufrüstungen und die Schwierigkeit der Nachrüstung bestehender Anlagen werden in einigen Fällen Hürden bleiben, und auch die Vertrautheit der Installateure mit den Technologien für intelligente Leitungsschutzschalter dürfte das Tempo der Einführung beeinflussen.

Fazit

Es steht außer Frage, dass intelligente Leitungsschutzschalter im Wohnbereich sinnvoll und unerlässlich sind, um Häuser energieeffizienter zu machen. Wie bei den meisten Fortschritten liegt das letzte Wort bei den Marktkräften, die erforderlich sind, um der Technologie zum Masseneinsatz zu verhelfen. Aber die Argumente dafür, dass intelligente Leitungsschutzschalter über die Fabrikhalle hinaus in die Privathaushalte einziehen, sind überzeugend und revolutionieren bereits in vielen Ländern die Netzinfrastruktur und -überwachung. (mc)

* Mark Beecham ist Senior Manager Product Marketing bei Silicon Labs.