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Marktwachstum, Anwendungshäufigkeit und Verdrängung

Der Markt für elektromechanische Relais (Bild 1, orange) wird auf etwa 3,5 Mrd. US-$ geschätzt [1]. Die meisten Relais findet man im KFZ, in Hausgeräten oder in Installationen von Gebäuden und Anlagen. Alle Applikationen unterliegen stetigen Weiterentwicklungen, sodass sich die Frage nach der Zukunft der Relais letztlich auf die Art der zu erwartenden Veränderungen fokussiert.

Neue Anforderungen führen zu Trends und diese befördern das Wachstum speziell der darauf abgestimmten Relaisentwicklungen. Umgekehrt lässt sich von den drei in Bild 2 dargestellten Wachstumsarten auf Trends schließen:

Bildergalerie

• Allgemeines Marktwachstum (Proliferation) durch mehr Mobilität, Automatisierung und steigenden Wohlstand.

• Verstärkter Einsatz von Relais innerhalb einer Applikation (Density), was die Anforderungen an Relais bezüglich Größe und Integrationsfähigkeit verändert.

• Verdrängung durch andere Komponenten oder Schaltprinzipien (Penetration), die hinsichtlich Kosten, Größe und Funktionalität mit Relais konkurrieren.

Ausgehend von dem bereits heute sichtbaren Zusammenhängen zwischen Trend und Wachstum soll versucht werden zu bewerten, wie sich Relais in der Zukunft verändern könnten.

1. Marktwachstum: Die Hauptapplikationen von Relais wachsen durch steigende Verkäufe von Fahrzeugen, Haushaltsgeräten und die zunehmende Industrialisierung vor allem in den Entwicklungsländern um etwa 4% pro Jahr [2], [3]. Von dem enormen Wachstum, welches durch die zunehmende Vernetzung der Fabriken, Haushalte und Fahrzeuge ausgelöst wird, profitieren Relais jedoch kaum, da die Anzahl der zu schaltenden Lasten meist unverändert bleibt.

2. Anwendungshäufigkeit: Völlig neue Relaisanwendungen oder der vermehrte Einsatz in einer bestehenden Anwendung sind die zweite Wachstumsdimension. Steigende Komfortansprüche oder Komplexität können die Anzahl der Relais pro Applikation steigern:

• Auto: Komfortapplikationen wie elektrische Sitzverstellung oder Fensterheber diffundieren vom Premium- in die unteren Autosegmente.

• Hausgeräte: Effizienz- und Komfortverbesserungen erhöhen oft auch die Anzahl der zu schaltenden Lastkreise, wodurch mehr Relais benötigt werden. So braucht eine Waschmaschine mit Warm- und Kaltwasseranschluss mehr Ventile und Kochfelder mit einzeln zuschaltbaren Sektoren haben mehr Heizkreise. Zusatzfunktionen wie das Dampfgaren in Backöfen oder die Ventil gesteuerte Dosierung des Waschmittels erhöhen ebenfalls den Bedarf an Relais in Hausgeräten.

• Bustechnik in der Gebäudeinstallation oder Einzelansteuerungen von Steckdosen (smart home) und Beleuchtungen steigern vor allem den Bedarf an bistabilen Relais.

Aber auch völlig neue Applikationen sind in den letzten Jahren entstanden. So mussten Solarpanels in Photovoltaik-Anlagen aus Sicherheitsgründen abschaltbar sein, das trifft genauso auf die Autobatterien von Elektrofahrzeugen zu; und im Bereich der Energieversorgung kamen Stromzähler mit fernabschaltbaren Relais auf den Markt.

Gemeinsam ist diesen neuen Applikationen, dass sie höhere Anforderungen hinsichtlich der DC-Abschaltfähigkeit bzw. Kurzschlussfestigkeit stellen, sodass nicht einfach bestehende elektromechanische Relais eingesetzt werden konnten.

3. Verdrängung: Die Verdrängung vor allem durch Halbleiter wirkt sich wachstumshemmend aus. Das elektromechanische Relais steht heute hauptsächlich in den Applikationen in Konkurrenz zu Halbleitern, die keine oder nur geringe Anforderungen an die Isolation der Stromkreise haben. Auch sollten die zu schaltenden Ströme nicht zu hoch sein, da Halbleiter sonst aufwendig gekühlt werden müssen. Hier einige Beispiele:

• Auto: LED-Lichttechnik ermöglicht den Ersatz des elektromechanischen Relais durch Halbleiter, da Ströme und insbesondere Einschaltströme geringer als bei Glühlampen sind. Auch die Scheibenheizung wird zunehmend mit Halbleitern geschaltet.

• In der Automation ersetzt der Halbleiter das Relais in logischen Schaltausgängen, wenn diese nur mit 24 V betrieben werden.

• DataCom: Isolationsanforderungen von DSL-Modems können auch mit Optokopplern erreicht werden, wodurch Halbleiter Signalrelais ablösten.

• Hausgeräte: Um Trommelmotoren besser zu regeln, werden auch hier, wie auch bei industriellen Motoren, vermehrt Halbleiter-Relais eingesetzt. Das Relais, welches den Motor nur ein und ausschaltet, wird durch Wechselrichter ersetzt, womit variable Geschwindigkeiten eingestellt werden können.

Es gibt keine Anzeichen mehr, dass elek­tromechanische Relais durch Halbleiter-Relais vollständig verdrängt werden könnten. Neben den technischen Nachteilen wie die fehlende galvanische Trennung oder die Notwendigkeit der Kühlung bei höheren Strömen, ist es häufig die Abwägung zwischen Kosten und Nutzen, die für das elektromechanische Relais spricht.

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