ET_9_2016 by AZ Fachverlage AG

Heft 9 | September 2016

WWW.ELEKTROTECHNIK.CH

ELEKTROTECHNIK INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSTECHNIK GEBÃ&#x201E;UDETECHNIK

Erneuerbare Energien in Netz integrieren

Intelligentes Lademanagement

Analoge Leitungen sind vorbei

NIN-Know-how, Leserfragen Teil 125

Schalten unter Last

Das ABZ der Stromwelt

Editorial

E-Mobilität zu jedem Preis?

ET-Wettbewerb September 2016

Gewinnen Sie

Liebe Leserin, lieber Leser Aufmerksame Leser dieses Editorials wissen vielleicht, dass ich seit über sechs Jahren ein ausgesprochener Fan von E-Mobilität bin – allerdings auf zwei Rädern mit Muskelkraft und nicht in einem teuren Luxusauto von rund fünf Metern Länge. Bevor die Tesla-Fraktion mir wieder böse Leserbriefe schreibt, möchte ich klar festhalten: Das Tesla Model S fasziniert auch mich. Als ich 2013 deren Stand am Genfer Autosalon betrat, stand dort lediglich ein nackter Rahmen. Eine höchst versierte Ingenieurin erklärte mir das Konzept des Fahrzeugs. Ein neuer Hersteller rollt den Markt neu auf – mit mehr Reichweite, schneller Aufladung der grossen Akkus, gekoppelt mit vorzeigbarem Design und einer für amerikanische Verhältnisse guten Verarbeitung. Wow!!! Das Gesamtpaket überzeugte bisher mehr als 300 000 Käufer weltweit, vorwiegend gut verdienende Männer. In Staaten, die E-Autos mit Kaufprämien fördern und Ladeinfrastrukturen subventionieren, werden im oberen Luxussegment mehr Teslas verkauft als von der etablierten Konkurrenz. Kann es aber Sinn einer Politik sein, E-Autos staatlich zu fördern? Auch sie verlagern nur die Emissionen an den Ort der Energieerzeugung. Und noch etwas: Treffen der Betreiber des Fahrzeugs und der Stromversorger keine Vorsorge, kann es zur Überlastung der Anschlussnetze kommen (siehe Artikel Seite 48). Nun häufen sich Meldungen zum Tesla Model S. Dass er dank Autopilot in vorausfahrende Fahrzeuge kracht, ist wohl mehr ein Problem des Fahrers und dessen Umgang mit modernen Assistenzsystemen. Dass hingegen Teslas beim Laden (Norwegen) oder bei einer harmlosen Probefahrt (Frankreich) abbrennen, sollte ein Alarmzeichen für den Hersteller sein, der bis heute rote Zahlen schreibt. Daimler-Benz und Toyota haben ihre Aktienanteile längst veräussert. Was mich betrübt: Nur wenige E-Autofahrer machen sich Gedanken darüber, woher der Strom kommt und wie er erzeugt wurde. An einem Anlass des TCS wurde ich mit meiner Zwischenfrage dazu sogar belächelt. E-Mobilität macht für mich nur dann Sinn, wenn der benötigte Strom aus nachhaltigen und möglichst lokalen oder einheimischen Quellen stammt. E-Bike-Fahrer scheinen das kapiert zu haben. Bei E-Autofahrern hingegen stosse ich damit nur selten auf Interesse, und viele nutzen zudem eine wackelige 230 V-Garagensteckdose zum Laden – ein Unding. Zur Ladung eines E-Bikes reicht sie aber völlig aus.

eine von zehn Eintrittskarten für den Classic Circus (Das Zelt) vom 14. Oktober 2016 (19 Uhr) in Aarau. Nutzen Sie Ihre Chance und beantworten Sie die nachstehende Frage auf der Website www.elektrotechnik.ch (Rubrik Wettbewerb). Beim aufmerksamen Lesen in der vorliegenden ET-Ausgabe 9 finden Sie die richtige Antwort mit Leichtigkeit. Welche Angebotsbereiche finden Sie auf der Internetplattform «fachleute-finden.ch»? – Unternehmen der gesamten Baubranche – Betriebe in den Bereichen Elektroinstallation, Planung und Architektur – Firmen im Bereich Elektroinstallation «Trainings» war die gesuchte Antwort zur Wettbewerbsfrage in ET 8/2016 (siehe Artikel Seite 62). Unter den richtigen Antworten haben wir die fünf folgenden Gewinner/-innen ausgelost. Sie erhalten in den kommenden Tagen je eines von fünf Sets Faber-Castell-Farbstifte im Wert von je 34 Franken. Herr Randolph Brogle, 8603 Schwerzenbach Herr Juan Geisser, 8152 Glattbrugg Frau Alice Merki, 8913 Ottenbach Herr Heinz Schneider, 6083 Hasliberg Hohfluh Frau Martina Zemp, 6170 Schüpfheim

Rüdiger Sellin Fachredaktor Elektrotechnik Elektrotechnik 9/16 | 1

14 Erneuerbare Energien ins Netz integrieren 48 Intelligentes Weltweit ist die installierte Photovoltaikleistung in den letzten zehn Jahren um den Faktor 45 Lademanagement auf rund 230 Gigawatt gewachsen und soll sich bis ins Jahr 2020 nochmals mehr als verdoppeln. Die Herausforderungen dabei sind die Integration in bestehende Netze und zuverlässige Bereitstellung. Intelligente Steuerungen und Speicher spielen dabei eine zentrale Rolle. Mehr dazu erfahren Sie in dieser Ausgabe ab Seite 14. (Bild: istockphoto.com)

Für Betreiber von öffentlichen und privaten Stromtankstellen stellt sich die Frage, wie ausreichend Energie an die verschiedenen Ladestationen herangeführt werden kann. (Bild: R. Sellin)

Inhalt 4 10 12 13

Wirtschaft und Verbände

Oase in der digitalen Wüste Die richtigen Fachleute finden KNX Swiss feiert Geburtstag Erfolgreiche Lehrabschlüsse

Photovoltaik

14 Erneuerbare Energien ins Netz 17 18 21 22 24 24

integrieren Solarstrom von der Fassade Häufige Mängel bei der Abnahme Weltweit erstes energieautarkes Mehrfamilienhaus Optimal in Stellung gebracht Sonne in den Boiler PV-Anlagenpreise sinken weiter

Intelligentes Wohnen

26 Analoge Leitungen sind vorbei

Installations- und Gebäudetechnik

28 Installateur mit Weitblick 29 Neue ThebenHTS Planungsbroschüre

30 Zwei Messgeräte in

einem Gerät kombiniert

31 Auf dieses Kabel

warten Installateure

32 Audio fest im Griff 33 Mit Fingerspitzengefühl

Licht steuern 34 Qualitätsmarke für Stecker und Kupplungen

Automation und Elektronik

36 Schalten unter Last 44 Aus Abwärme Strom erzeugen

Elektromobilität

48 Intelligentes Lademanagement 52 Ladestationen auf der Grand Tour of Switzerland

52 Engagement zeigt Wirkung 53 Bahnbrechende 15 Sekunden Flash-Ladetechnologie

Maschinen und Geräte

54 Volle Leistung ohne Kabel 58 Schutztaschen verhindern

Verschmutzung von Bauplänen

60 64 67 68

1 70 77 78 79

Aus- und Weiterbildung

NIN-Know-how 125 Der Frequenzumrichter Das ABZ der Stromwelt 22 Aufgaben zu «Regeln der Technik»

Rubriken

Editorial Produkteanzeigen Veranstaltungen Stellenanzeigen Impressum und Firmenverzeichnisse 80 Themenvorschau / Veranstaltungskalender

ZUR TITELSEITE

Qualitätsmarke für Stecker und Kupplungen Noch vor wenigen Jahren gab es viele Hersteller von Steckern und Kupplungen, die in der Schweiz produziert haben. Heute sind es nur noch wenige. Über 70 Jahre lang war die Firma Warob SA aus dem Jura Namensgeber für innovative Steckkontakte. Im Herbst 2015 hat Warob ihr Wissen an PWF Kunststofftechnik AG weitergereicht. Somit sorgt die PWF dafür, dass diese Traditionsmarke auch weiterhin in der Schweiz produziert und das Sortiment mit neuen, frischen Ideen ausgebaut wird. Weitere Informationen finden Sie auf der Website www.warob.ch.

PWF Kunststofftechnik AG 4712 Laupersdorf Tel. 062 386 90 10 www.pwf-ag.ch Elektrotechnik 9/16 | 3

Openaxs-FTTH-Konferenz 2016 in Scuol Wirtschaft und Verbände

Oase in der digitalen Wüste Die ET besuchte die Konferenz im äussersten Zipfel der Schweiz und durfte staunen: Über 150 Besucher fanden den Weg ins Unterengadin. Auch hier sollen Glasfasern den Anschluss an die Zukunft sichern. Die Metapher mit der digitalen Wüste stammt nicht etwa von uns, sondern von niemandem Geringerem als Not Carl, dem «Entwickler» des Engadiner Wellnessbades und ehemaligen Gemeindepräsidenten von Scuol. 1

Über 150 Besucher fanden den Weg nach Scuol an die FTTH-Konferenz von Openaxs.

Jürg Altwegg Unter dem Motto «Digi-Tal» lud Openaxs Mitte August ins Engadin nach Scuol ein. Der Grund für den entlegenen Konferenzort ist der Startschuss für «Mia Engadina», einer Initiative die das Engadin zum bevorzugten Rückzugs-, Inspirations- und Vernetzungsort machen soll. Dazu gehört selbstverständlich auch die leistungsfähige Anbindung ans Internet. Hochkarätige Referenten und eine eloquente Moderatorin sorgten für einen kurzweiligen Tag. Erfrischend auch, dass sich nicht alle einig sind, ob die Glasfaserinfrastruktur nun eine Angelegenheit der öffentlichen Hand ist, wie beispielsweise auch die Strassen, oder 4 | Elektrotechnik 9/16

ob diese von Privaten betrieben werden soll. Megatrend Digitalisierung Den Einstieg ins Thema bestritt David Bosshart (Bild 3) vom Gottlieb Duttweiler Institut (GDI) in Rüschlikon. Er stellte die digitale der industriellen Welt gegenüber. In den letzten 200 Jahren waren Arbeiten, Einkaufen, Wohnen und Freizeit klar getrennt. Heute und in Zukunft ist alles miteinander verwoben und eng vernetzt. Damit das funktioniert, muss die Kommunikationsinfrastruktur entsprechend leistungsfähig sein. Bosshart zeigte auch klar auf, dass die KMU im Vorteil gegenüber Grossbetrieben sind. Kleine Firmen können flexibel und schnell auf

Not Carl, Mitinitiant Mia Engiadina und ehemaliger Gemeindepräsident von Scuol.

David Bosshart, CEO Gottlieb Duttweiler Institut.

Glasfaseranschlüsse in der Schweiz heute: Ballungszentren sind schon gut erschlossen. (Quelle: Swisstopo)

Änderungen und Sonderwünsche eingehen. Das ist eine zentrale Voraussetzung, um im neuen digitalen Markt bestehen zu können. Dienstleistungs- und Produktionsprozesse müssen sich einfach an neue Bedürfnisse anpassen lassen. Die konventionelle Industrie ist sich jedoch nach wie vor gewohnt, über lange Zeit optimierte Prozesse auf grosse Serien anzuwenden. Ein Zitat von Bill Gates illustriert dies: «Banking is essential, banks are not». Will heissen: Die Dienstleistung, die die Banken erbringen sind für uns alle sehr wichtig. Dafür brauchen wir aber nicht unbedingt Bankinstitute – Bitcoins & Co sind erste Alternativen. Homing statt Cocooning Anstatt sich nach Feierabend in den Kokon der Wohnung zurückzuziehen, öffnet sich die Welt im Heim: HomeOffice, Home-Shopping and -Delivery, Home-Entertainment sind die Schlagworte dazu. Ins «Büro» geht man nur noch, um sich mit den Kollegen auszutauschen – es heisst darum auch nur noch «Co-Working-Place» und nicht mehr «Corporate Office». Bosshart geht davon aus, dass bis 2030 rund die Hälfte der Schweizer

Mia Engiadina

Das Projekt «Mia Engiadina» will das Engadin zum bevorzugten Rückzugs-, Inspirations- und Vernetzungsort der Schweiz machen. Zur idealen Kombination von Arbeit und Erholung, zum «third place» erster Wahl. Unternehmen und Wissens-Arbeiter profitieren von einer Infrastruktur, von Dienstleistungen und Angeboten, die ein konzentriertes Arbeiten fördern und Ideen zum Fliegen bringen.

www.miaengiadina.ch

Home-Office möglich wird, muss die Datenautobahn heute erstellt werden. Weil die Amortisation über mehrere Jahrzehnte geschieht, ist dies für die Privatwirtschaft wenig interessant. In der Diskussion unterstreichen dies auch andere Referenten wie Not Carl (Bild 2): Die Gotthardbahnstrecke oder die Rhätische Bahn wären niemals realisiert worden, hätte man schon damals alles der Rendite untergeordnet.

Wirtschaft und Verbände

Thomas Egger, Direktor Schweizerische Arbeitsgemeinschaft für Berggebiete.

Fridolin Gössl, Bürgermeister Oberhausen an der Donau (D).

Marc Furrer, Präsident ComCom.

Mathis Hasler, CEO PopupOffice AG.

Volkswirtschaft neu erfunden werden muss. Dass dabei die Software eine zunehmend wichtigere Rolle spielt, sieht man an Beispielen wie Uber, Amazon Home Services, Mobility Car Sharing, AirBnB und verwandten Sharing-Plattformen. Datenautobahn Während die Autobahn für den Strassenverkehr klar als Aufgabe des Staates betrachtet wird, sind sich die Fachleute bei der Datenautobahn uneins: Während die einen die Segnung des freien Marktes preisen, vertreten die anderen die Meinung, dass auch die Basisinfrastruktur zur schnellen Kommunikation in Staatshände gehört. Ein Blick auf die Schweizerkarte mit der Überlagerung der Glasfasererschliessung (Bild 2) zeigt klar: Dort wo es sich rechnet, nämlich in und um die städtischen Zentren, ist die Versorgungslage gut (grün eingefärbt). So6 | Elektrotechnik 9/16

bald es in ländliche Gegenden geht, gibt es praktisch keine Glasfaseranschlüsse mehr – der Begriff der digitalen Wüste ist also nicht so weit hergeholt. Thomas Egger (Bild 4) von der Schweizerischen Arbeitsgemeinschaft für die Berggebiete (SAB) ist klar der Meinung, dass der Bund hier unterstützend tätig werden muss: Damit auch in den weniger dicht besiedelten Orten

Und es rentiert doch! Nicht lange gefackelt hat der Bürgermeister Fridolin Gössl (Bild 6) von Oberhausen in Deutschland: Mit tatkräftiger Unterstützung der Bevölkerung hat er die ganze Gemeinde mit Glasfasern versorgt. Dies obschon auch Angebote der Deutschen Telekom auf dem Tisch lagen. Diese wollte aber primär ihr Kupfer weiter bewirtschaften und hätte darum auf die wenig nachhaltige DSLTechnik gesetzt. Zahlreiche Pessimisten prognostizierten, dass eine flächendeckende Versorgung mit Fibertechnik nicht realisierbar wäre. Gössls Lieblingszitat darum: «Alle sagten, das ist unmöglich, da kam einer, der wusste das nicht, und hat’s gemacht.» So verfügt Oberhausen an der Donau heute über eine FTTH-Datenautobahn, die den Bürgern selbst gehört. Die Dienste darauf können sie sich aus einer Vielfalt von Anbietern selbst aussuchen. Mit knapp 900 Hausanschlüssen ist Oberhausen eine kleine Gemeinde, die für die grossen Telekommunikationsanbieter «uninteressant» ist. Dank der neuen Infrastruktur und der schon lange brachliegenden Nutzflächen, siedeln sich neue Firmen an, sodass die Refinanzierung schneller erfolgt, als ursprünglich geplant. Unter dem Strich wurde kein Franken der öffentlichen Hand ausgegeben, sondern alle Investitionen durch die gebuchten Anschlüsse finanziert. Der Geldfluss aus den Gemeindesteuern hat sich dank der Neuansiedlungen innert zwei Jahren verdoppelt! ➜

FTTH – Fiber to the Home

FTTH – «Fiber to the Home» ist ein Sammelbegriff für alle Technologien, die einen Glasfaseranschluss bis ins Haus vorsehen. Erst innerhalb des Hauses bzw. in der Wohnung kann die Kommunikation allenfalls wieder über Kupfer oder WLAN geschehen. FTTH erlaubt einerseits sehr hohe Geschwindigkeiten, symmetrisch in beide Richtungen und andererseits einen offenen Zugang für alle Dienstanbieter; Letzteres im Besonderen, wenn die Glasfaser durch öffentliche Institutionen, wie das Elektrizitätsversorgungsunternehmen oder die Gemeinde betrieben wird.

Wirtschaft und VerbĂ¤nde Elektrotechnik 9/16 | 7

Benjamin Buhl, Geschäftsführer Netzvitamine GmbH.

Jon Erni, Geschäftsleitung Microsoft Schweiz, Initiant Mia Engiadina.

Reto Meneghini, CEO MondayCoffee AG.

Wer braucht so hohe Datenraten? Gleich mehrere Referenten dürfen ihre Firmen und deren Dienstleistungen präsentieren. Allesamt sind sie angewiesen auf eine schnelle Verbindung ins Internet. Selbstverständlich in beide Richtungen – also symmetrisch. Dabei sind sie gerne unabhängig und kaufen ihre Übertragungsleistungen dort ein, wo sie das beste Angebot bekommen.

Mathis Hasler (Bild 8), CEO bei PopUpOffice AG, erklärt dem Publikum einleuchtend, warum riesige Grossraumbüros mit festen Arbeitsplätzen ein Auslaufmodell sind. Damit der «CoWorking-Place» funktioniert, muss dieser eine gute Anbindung an die Datenserver und Streaming-Dienste haben. Nur so können die Mitarbeitenden von überall auf der Welt effizient arbei-

ten. Unabhängig von ihrem Standort haben sie alle Dokumente im Zugriff und können sich per Video- oder Telefonkonferenzen mit den Arbeitskollegen austauschen. Die höhere Flexibilität, die von den Mitarbeitenden erwartet wird, kann durch attraktivere Arbeitsplätze wettgemacht werden. Bild 12 zeigt, wie so ein Co-Working-Place aussehen kann. Un-

Wirtschaft und Verbände

Inspiration von aussen Praktisch alle guten Geschäftsideen und deren Umsetzung wurden nicht alleine im stillen Kämmerlein entwickelt, sondern immer im Austausch mit anderen und in einer inspirierenden Umgebung. Genau hier setzen Co-Working-Places an: Eine entspannte Atmosphäre, in der ein Austausch mit gleichgesinnten und kritischen Stimmen möglich ist, sorgt für das Weiterkommen im Geschäft. Mia Engiadina will ein solcher Anbieter in der überwältigenden Landschaft der Engadiner Bergwelt werden. Weil dies in einer digitalen Wüste aber nicht möglich ist, haben sich die Initianten hinter Mia Engiadina dafür eingesetzt, dass Scuol als erste Oase mit Glasfasern erschlossen wird. Der Startschuss in einem der entlegendsten Täler der Schweiz ist gefallen – wir wünschen Mia Engiadina gutes Gelingen und viele inspirierte Köpfe, die ihre Visionen in der Bergwelt auf den Boden bringen.

Wirtschaft und Verbände

sere HR-Verantwortlichen müssen hier wohl teilweise umdenken: Die guten Mitarbeiter wählen ihr Unternehmen selbst aus. Kreative Köpfe brauchen dabei eine anregende Umgebung.

Co-Working-Place bei wework, hier in New York.

Fazit In einem sind sich alle Referenten einig: Glasfasern stellen in den nächsten Jahrzehnten die Infrastruktur dar, um die Datendienste und den Kommunikationshunger der Wirtschaft zu stillen. Die Reserven sind immens und die offene Architektur ein wichtiger Schlüssel für eine prosperierende Entwicklung.

(Quelle: wework)

Wer die Verlegung der Glasfasern finanzieren soll, darüber herrscht eitle Uneinigkeit: Während sich der Bund ziert und die «Privaten» – allen voran die Swisscom – in der Pflicht sieht, wünschen sich die Vertreter der dünner besiedelten Gemeinden eine Unterstützung durch die öffentliche Hand. ■

Wirtschaft und Verbände

Damit alle Bauherren die richtigen Fachleute finden Trotz – oder vielleicht eben gerade wegen – der vielen Suchmöglichkeiten, welche das Internet bietet, ist es für private Bauherren nicht immer ganz einfach, das richtige Unternehmen für eine Auftragserteilung zu finden. Das Leistungsangebot im Markt ist gross und es ist für Auftraggeber schwierig abzuschätzen, welcher Betrieb über die erforderlichen Qualifikationen verfügt. Deshalb ist es wichtig zu wissen, wel-

cher Anbieter in der Region der richtige ist. Die neue Plattform «fachleute-finden.ch» wurde eigens dafür entwickelt, den Kontakt zwischen Nachfragern und Anbietern herzustellen – nicht nur im Bereich Elektroinstallation, sondern auch bezüglich Architektur und Planung. Die Plattform vermittelt nicht nur Kontakte von privaten Auftraggebern, sondern auch solche zwischen

Fachleuten aus verschiedenen Bereichen, welche verlässliche Partnerunternehmen in der Region suchen. Die Plattform ist gratis und sehr benutzerfreundlich: Wird im dafür vorgesehenen Feld die Ortschaft eingegeben, in welcher ein Projekt geplant wird, erscheinen auf einer Karte die nächsten Unternehmen in den Bereichen Architektur, Planung und Elektroinstallation. Das Netzwerk umfasst die gesamte Schweiz und zeigt unterhalb der Karte die Adressen der vorgeschlagenen Unternehmen mit der zuständigen Ansprechperson einschliesslich Verknüpfung auf die E-Mail-Adresse. Um die Qualität der Betriebe zu gewährleisten, welche auf «fachleute-finden.ch» vertreten sind, werden ausschliesslich Partner von eco2friendly in die Plattform aufgenommen. Es lohnt sich jetzt also noch mehr, Partner von eco2friendly zu werden. ■ www.e2f.ch/partner-werden www.e2f.ch/fachleute-finden

Neuer Schweizer Distributor für Bosch Video-Sicherheitssysteme

Jörg Flohr (links) von Bosch Schweiz und Pascal Thür von Rotronic AG.

Per 1. August wurde die Rotronic AG Schweizer Vertriebspartnerin des gesamten Bereichs Videosicherheit von der Bosch Sicherheitssysteme GmbH. Sie löst damit die Hans K. Schibli AG

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aus Zürich ab, die sich auf seine Errichtertätigkeit konzentriert. Rotronic arbeitet eng mit ausgesuchten Lieferanten zusammen, bietet Video-Installateuren Beratung und ein sich ergänzendes Sortiment aus den Bereichen Videoüberwachung, Netzwerktechnik und Datenspeicherung samt USV. In vielen Projekten, unter anderem an den grössten internationalen Flughäfen, kommen Bosch Kameras in grossen Stückzahlen zum Einsatz. Der Hersteller gehörte mit einem Gesamtumsatz im Gebäudesicherheitsbereich von 1,7 Millarden US-Dollar im letzten Jahr zu den Top-3-Playern weltweit. Die Bosch Kameras runden das Rotronic-Angebot hervorragend ab. Mit einem weiteren Premiumhersteller neben Mobotix und

Vivotek können nun für sämtliche Anwendungen Lösungen angeboten werden. Die Rotronic AG ist ein Schweizer Handels- und Produktionsunternehmen mit mehr als 200 Mitarbeitenden. Die Geschäftsfelder umfassen, nebst Lösungen im Bereich Videoüberwachung und unterbrechungsfreier Stromversorgung (USV), Produkte für das Messen verschiedenster Parameter sowie Schranksysteme/19"-Technik. ■ www.rotronic.ch

Wirtschaft und VerbĂ¤nde Elektrotechnik 9/16 | 11

Wirtschaft und Verbände

KNX Swiss feiert Geburtstag Vor 23 Jahren erkannten einige Pioniere der Gebäudeautomation in der Schweiz, dass nur eine enge Zusammenarbeit von Herstellern und Systemintegratoren ein standardisiertes Bussystem zum Erfolg bringt. Sie gründeten die EIBA Swiss und ebneten damit den Weg für KNX in der Schweiz. Die Gründungsmitglieder hatten viele gute Ideen und Visionen, die sich bis

heute bewähren, darunter die Publikation der busNEWS, die auch als Beilage zu ET verbreitet werden, und der KNX Swiss Umsatzstatistik. Beides sind wichtige Elemente der wiederkehrenden Marktaktivitäten von KNX Swiss.

KNX Swiss geniesst diesen JubiläumTag und freut sich auf die nächsten 23 Jahre. Der Verein zählt inzwischen über 200 Mitgliedsfirmen. In den vergangenen Jahren sind zahlreiche Landesorganisationen entstanden, und weltweit fertigen über 450 Hersteller KNX-kompatible Produkte. ■

www.knx.ch

Baustart für Siemens-Campus in Zug

Siemens hat am 29. Juni 2016 mit dem traditionellen Spatenstich den Neubau des Büro- und Produktionscampus eingeleitet. Das Unternehmen investiert am Entwicklungs- und Produktionsstandort Zug insgesamt 250 Millionen Franken. Der neue Hauptsitz auf dem rund 22 500 m2 grossen Siemens-Areal in Zug besteht aus drei Gebäuden. Zwei werden komplett neu erstellt. Das Bürogebäude an der Theilerstrasse 1 bleibt bestehen und wird bis ins Jahr 2022 in das städtebauliche Gesamtkonzept des Campus integriert. Axel Meier, CFO der Siemens-Division Building Technologies, sagte dazu: «Der neue Campus ist in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit ein Vorzeigeprojekt.» 12 | Elektrotechnik 9/16

Der siebenstöckige Büroneubau umfasst eine Fläche von rund 18 000 m2, davon 3000 m2 im Erdgeschoss mit einer halböffentlichen Nutzung (Empfang, Besucherzentrum mit Ausstellungsbereich, grossflächig verglaste Seminar- und Konferenzräume für multifunktionale Nutzung). Das neue, dreigeschossige Produktionsgebäude bietet eine Fläche von 17 000 m2. Rund 12 000 m2 werden für die Herstellung von Produkten im Bereich Gebäudetechnik (insbesondere Klimaregelung und Brandmeldetechnik) sowie für die Logistik genutzt. Die Laboreinrichtungen beanspruchen rund 2500 m2. Hier wird auch das «Building Performance Lab» eingerichtet. In diesem neuen Forschungs- und Entwicklungslabor werden Gebäude in Bezug auf Energie-

effizienz, Leistung, Komfort und das Zusammenspiel von thermischen und elektrischen Energien untersucht. Zu diesem Zweck entsteht ein frei drehbarer Testraum für die Simulation der Umgebungseinflüsse (Licht, Schatten, Thermik) im Zusammenspiel mit der Gebäudehülle und der sich daraus ergebenden optimalen Gebäudeautomatisierung. Mit dem Labor will Siemens seine führende Position in der Gebäudeautomatisierung weiter ausbauen. Die Hochschule Luzern als strategischer Partner und Siemens nutzen das Labor gemeinsam. Die Kompetenzen aus Forschung und Industrie sollen so gebündelt und der Transfer von zukunftsgerichteten Technologien der Gebäudeautomation in den Markt verstärkt werden. Die Bauzeit für den Büroneubau und das neue Produktionsgebäude beträgt rund zwei Jahre. Die Mitarbeitenden von Siemens werden im Herbst 2018 die neuen Räumlichkeiten beziehen. Am Hauptsitz arbeiten heute rund 1800 Mitarbeitende in Forschung und Entwicklung, in der Produktion sowie in Administration, Marketing und Verwaltung. Auch die globale Leitung der Division ist in Zug angesiedelt. Das neue Bürogebäude des Campus beinhaltet Reserveflächen für ein zukünftiges Siemens-Wachstum. Diese Flächen werden vorerst an Drittunternehmen vermietet. Insgesamt werden am neuen Standort rund 2400 Personen tätig sein. ■

www.siemens.ch/buildingtechnologies

Erfolgreiche Lehrabschlüsse 184 Elektroplaner, Elektroinstallateure, Montageelektriker und Telematiker feierten ihren erfolgreichen Lehrabschluss im Schweizer Paraplegiker-Zentrum in Nottwil. «Das ist heute euer Abend. Wir sind alle stolz auf euch», gratulierte Stefan Planzer, Präsident des Verbands Zentralschweizerischer Elektro-Installationsfirmen. Besonders freuten sich 17 Elektroplaner-Lernende und 7 Telematiker-Lernende, die alle erfolgreich bestanden haben. Dazu erhielten 109 Elektroinstallateure und 51 Montageelektriker das eidgenössische Fähigkeitszeugnis. Ausgezeichnet wurde auch Sandra Moser als einzige Frau mit Abschluss in den Elektroberufen. «Ich arbeite viel lieber mit vielen Männern als mit vielen Frauen. Sie sind lockerer und chifflen weniger», erklärte die neue Elektroplanerin ihre Berufswahl. Alex Heller von Elektro Illi AG aus Willisau, erreichte mit 5,7 den besten Notendurchschnitt unter den Absolventen. Hinter ihm folgten Jan Duss und Stefan Bieri, beide von der CKW Conex AG. Der VZEI ist der Arbeitgeberverband in der Elektro-, Telekommunikations- und Installationsbranche der Zentralschweiz mit rund 200 Mitgliedern. Der Verband ist zuständig für die rund 300 Abschlussprüfungen der Kantone Luzern, Uri, Obwalden, Nidwalden und Schwyz.» ■ www.vzei.ch

Photovoltaik

Intersolar und ees Europe 2016

Erneuerbare Energien ins Netz integrieren Die Digitalisierung des Energiesektors ist der nächste grosse Meilenstein auf dem Weg der globalen Energiewende. Das grosse Ziel: Erneuerbare Energien sinnvoll ins Netz integrieren und dabei Angebot und Nachfrage intelligent aufeinander abstimmen. Die Intersolar Europe und ihre Partnermesse ees Europe, die Fachmesse für Batterien und Energiespeichersysteme, standen ganz im Zeichen dieser neuen Energiewelt. Hansjörg Wigger Der Solarmarkt boomt weltweit. Dies zeigt nicht zuletzt der «Global Market Outlook 2016–2020», den SolarPower Europe auf der Intersolar Europe vom vergangenen Juni vorstellte. Ende 2015 waren weltweit insgesamt 229 Gigawatt (GW) Photovoltaikleistung (PV) installiert – ein 45-facher Zuwachs in nur zehn Jahren. Der Verband prognostiziert zudem, dass bis 2020 eine weltweit installierte PV-Leistung von insgesamt 700 GW möglich ist. 14 | Elektrotechnik 9/16

Michael Schmela, von SolarPower Europe und Hauptautor der Marktstudie sagt: «Solarstrom gewinnt im Vergleich zu fossilen Brennstoffen zunehmend an Wettbewerbsfähigkeit und in vielen Ländern liegen die Preise für dezentral erzeugten Solarstrom heute schon unter den Preisen für Haushaltsstrom. In einigen Teilen der Welt ist Solarstrom nun sogar günstiger als Onshore-Windkraft.» China, Japan und die USA waren auch 2015 wieder die führenden Solarmärkte: China und Japan allein waren

für 50 % der weltweit neu installierten Leistung verantwortlich. Auch der europäische Solarmarkt legte 2015 zu: 8,2 GW Solarstrom wurden neu installiert, was einem Zuwachs von 15 % im Vergleich zum Vorjahr entspricht. Der weltweite Markt wächst immens und so gewinnt die internationale Vernetzung für die Branche immer mehr an Bedeutung. Eine Entwicklung, die auch an der vergangenen Intersolar Europe zu beobachten ist. Mehr als 44 000 Besucher/-innen aus 160 Ländern besuchten die beiden Leitmessen der Solarwirtschaft in München. Das entspricht einer Steigerung von rund 18 % gegenüber dem Vorjahr. Erneuerbare Energien sind mittlerweile ein fester Bestandteil der Stromnetze. In Deutschland wurde am 8. Mai ein neuer Spitzenwert erreicht. 87 % des gesamten Strombedarfs wurden aus erneuerbaren Quellen generiert. Immer aktueller wird daher das Thema, wie diese produzierte Energie gespeichert

und intelligent gesteuert werden kann. Die Intersolar und ees Europe 2016 legten legten deshalb ihren Fokus auf das Schwerpunktthema «Smart Renewable Energy2. «Die Energielandschaft wird immer komplexer – dezentrale Lösungen sind gefragt. An der Intersolar Europe konnten wir unseren Kunden zeigen, wie wir diese komplexen Stücke zusammenfügen und intelligent managen können», sagte John Kovach, von Distributed Energy Systems, Siemens AG. Lösungen für aktuelle Herausforderungen Ein Highlight der beiden Messen war zweifelsohne das Smart Renewable

Energy Forum, das an allen drei Messetagen Lösungen für die Herausforderungen der Energieversorgung der Zukunft präsentierte. Das grosse Schlagwort: die Digitalisierung des Energiesektors. Ohne diesen Schritt ist das grosse Ziel «100 % Erneuerbare Energien» nicht möglich, unterstrich auch Robert Busch, Geschäftsführer des Bundesverbands Neue Energiewirtschaft, direkt zu Beginn des Smart Renewable Energy Forums. Da volatile Energiequellen wie Sonne oder Wind nicht jederzeit zur Verfügung stehen, ist eine intelligente Kommunikation zwischen Erzeuger und Verbraucher nötig. Ebenso essenziell in diesem Szenario sind

Awards 2016 für herausragende Lösungen

Wie gewohnt wurden zum Start der Messe besonders wegweisende Lösungen mit dem Intersolar und ees Award ausgezeichnet. In diesem Jahr wurden mit 149 Projekte eingereicht, so viele wie noch nie. Aus der Schweiz schafften es das energieautarke Mehrfamilienhaus Brütten (Artikel Seite 21) und Grid Sense (Artikel ET 1/2016 Seite 30) von Alpic InTec unter die Finalisten. Ausgezeichnet wurde das neue hocheffiziente, bifaziale Solarmodul LG NeON 2 von LG Electronics Deutschland. Das neue Modul wartet mit NeON-Zelltechnologie und 12-drähtiger CELLO-Verbindung auf. Freilandversuche ergaben unter verschiedenen üblichen Bedingungen einen Ertragszuwachs von etwa 10 %. Durch die Aufteilung der herkömmlichen, einfachen Anschlussdose in drei kleinere Dosen, die sich ausserhalb des Zellenbereichs befinden, werden Verschattung und Hitzebildung auf der Rückseite vermieden. Das relativ geringe Gewicht des Moduls erleichtert die Installation und benötigt weniger Material und Platz. Die deutsche Firma M10 Industries AG entwickelt, produziert und wartet Fertigungssysteme für die Solarbranche. Ausgezeichnet wurde ihr Multi-Tray-Stringer «Kubus» als weltweit einziger Stringer, der bis zu 5000 Solarzellen pro Stunde verlötet und damit die Kapazität enorm steigert. Das Kubus-System verbindet ein gesamtes Modul in einem einzigen Lötprozess. Für eine weltweite Energiewende müssen die Produktionskosten für Photovoltaik weiter gesenkt werden, um Marktanteile zu gewinnen. Die Jury überzeugte die Leistungsstärke, den geringen Materialverbrauch und die Einmannbedienung. SolarEdge Technologies aus Israel entwickelte mit Einsatz von HD-Wave-Technologie einen kompakten, leichten Wechselrichter mit einem rekordverdächtigen Wirkungsgrad von bis zu 99 %. Durch die Verwendung einer

Multi-Level-Technologie mit verteilten Schaltern werden Spannungen erzeugt, die der Sinusform der Netzspannung sehr nahe kommen. Deshalb können die magnetischen Bauteile deutlich kleiner dimensioniert werden. Die verwendeten Silizium MOSFETs der Multi-LevelSchaltung sorgen für geringe Schaltund Durchlassverluste und reduzieren dadurch den Aufwand für die Kühlung. So konnte die Leistungsdichte erhöht und die Grösse des Wechselrichters reduziert werden. Mit dem EnergyHub System hat der schwedische Hersteller Ferroamp Elektronik eine intelligente PhotovoltaikSpeicher-Kombination entwickelt. Das flexible System vereint ein lokales DC-Nanogrid, modernste Elektronik und Smart-Meter-Funktionalität. Über Gleichrichter sind auch Wind- und Wasserkraftanlagen integrierbar. Durch die DC-Kopplung erreicht das System einen hohen Wirkungsgrad und ist von 3,5 bis 1000 kW hoch skalierbar. Das Residential Energy Storage Unit der koreanischen LG Chem ist eine innovative Speicherlösung, die LithiumIonen-Batterien mit fortschrittlicher «JH3»-Zelltechnologie nutzt und damit die weltweit höchste Energiedichte im Niedervoltbereich erreicht. Dank unterschiedlicher Nieder- und Hochvolt-Varianten wird eine Vielzahl kompatibler Wechselrichter unterstützt. Mit dem kompakten Batteriewechselrichter Sunny Boy Storage bietet die SMA Solar Technology AG eine preisgünstige Lösung zum Nachrüsten von bestehenden PV-Anlagen. Das für die schnelle Ein-Mann-Montage geeignete 9-kgLeichtgewicht ist mit Hochvoltbatterien unterschiedlicher Hersteller nutzbar. Mit 2,5 kW Lade- und Entladeleistung ist er ideal auf den Stromverbrauch im Privathaushalt abgestimmt. Überzeugend sind der hohe Wirkungsgrad von mehr als 97 %, das geringe Gewicht und Kosten.

messen analysieren

Netzqualität beraten unterstützen Standardmessung EN 50160 Messungen mit erweiterten und strengeren Kriterien Möglichkeit der grafischen Vor-Ort-Auswertung (auch für den Kunden) Störungssuche Fernwartung, Support unsere Netzanalysatoren ermöglichen: IEC 61000-4-30 Klasse A Konformität Parametrierung über EN 50160 hinaus Abdeckung der Normenlücke zwischen 2 und 9 kHz spektrale Untersuchung bis 20 kHz für den Kunden direkt zugängliche Grafiken auf SD-Karte Fernwartung über Netzwerk Gerichtsfähigkeit der Messergebnisse Für höhere Frequenzbereiche setzen wir Digitalspeicheroszilloskope ein.

ENGINEERING UND BERATUNG AG für EMV und Blitzschutz CH-8152 Opfikon / Glattbrugg Wallisellerstrasse 75 Telefon 044 828 15 51 info@arnoldeub.ch, www.arnoldeub.ch

Photovoltaik Gewinner und Gewinnerinnen der Intersolar und ees Awards 2016.

Energiespeicher, die Spitzen und Engpässe in der Stromversorgung puffern, indem sie überschüssigen Strom aufnehmen und bei Bedarf wieder zur Verfügung stellen. David Galeuchet, Leiter Marketing von Solarmarkt GmbH, Aarau, erwartet in der Schweiz zwei schwierige Jahre: «Wir haben den Rückgang insbesondere bei den Grossprojekten bereits von Anfang Jahr gespürt. Bei den Einfami-

16 | Elektrotechnik 9/16

(Bilder: Solar Promotion GmbH)

lienhäusern blieb das Volumen auf dem Niveau 2015», so Galeuchet.»Doch das Thema Speicherung sei stark im Kommen, auch bei den Schulungen. Bei den Themen Speicherung und Smart Home sei der Informationsbedarf sehr hoch und die Schulungsangebote würden rege genutzt. Die Aufbruchstimmung war in allen Gängen und an allen Ständen der Messen spürbar. Die Branche der erneuer-

baren Energien etabliert sich als Innovationsmotor: Im Netz der Zukunft verschmelzen Strom, Wärme und Verkehr, wenn Sonnenenergie zur Beheizung des Hauses genutzt wird und Elektroautos als mobile Speicher integriert werden. Um diese Veränderungen zu begleiten und den Weg für die globale Energiewende zu ebnen, stellten die Aussteller zahlreiche Innovationen vor. Der Intersolar Award und der ees Award verzeichneten einen Rekord an Einreichungen. Die Digitalisierung führt als Treiber der Energiewirtschaft zu innovativen Produkten und Projekten zum Beispiel bei der Steuerung und Überwachung von Erzeugungsanlagen, virtuellen Kraftwerken oder dem Übergang vom klassischen Erzeuger-Verbraucher-Markt hin zum vernetzten Prosumer-Markt. «Was mich fasziniert, ist, wie stark sich die Firmen, die hier sind, vor allem im Bereich Batterien und Steuerungen, gewandelt haben. Der erste Eindruck ist massiv, da ging ein starker Wandel durch die Branche. Das Interesse am Sonderbereich Smart Renewable Energy ist sehr gross», erklärte Marcel Morf vom Geschäftsbereichs Spezial- und Grossprojekte bei Alpiq InTec AG. ■ www.intersolar.de

Partnerschaft beim Installieren von PV-Anlagen den Schweizer Filialen sowie im Online-Shop unter der Marke «good-E». Die Marke steht für einfache, kostengünstige und zuverlässige Solarlösungen. Die Partnerschaft folgt der Strategie von Alpiq, die Marktpräsenz in den Energiedienstleistungen auszubauen, insbesondere in Wachstumsmärkten wie der Solarindustrie. Die Unternehmen wollen damit eine noch grössere Kundschaft für das Thema Solarenergie sensibilisieren und möglichst viele Haushalte beim Einstieg in eine saubere und einfache Art der Stromproduktion zu unterstützen. ■

Photovoltaik

In diesem Sommer hat IKEA ihr neues Solarangebot eingeführt. Für Beratung, Verkauf und Montage der Photovoltaikanlagen hat IKEA Schweiz mit Helion Solar, der Schweizer Marktführerin für Solaranlagen, eine kompetente Partnerin gefunden. Mitarbeitende von Helion Solar werden die IKEA-Kunden von nun an beim Erwerb von Photovoltaikanlagen fachmännisch beraten sowie den Verkauf inklusive Vertragsabwicklung und die Montage der Anlage übernehmen. Die Montage von Photovoltaikanlagen und der Anschluss ans Stromnetz ist in der Schweiz ausgewiesenen Fachleuten vorbehalten, weshalb Helion Solar integrierte Dienstleisterin für alle bei IKEA erworbenen Solaranlagen wird. Das schwedische Einrichtungshaus vermarktet die Solarpanels in

www.helion-solar.ch www.ikea.ch/solar www.elektrotechnik.ch (mehr Infos)

(Bild: pixelio.de, Gabi Schoenemann)

Solarstrom von der Fassade Die Modernisierung des Eckhauses an der Hofwiesenstrasse/Rothstrasse in Zürich gilt als Leuchtturmprojekt des Bundesamtes für Energie. Die Eco Renova AG hat das Mehrfamilienhaus aus den 1980er-Jahren mit einem ganzheitlichen Sanierungskonzept, mit optimierter Gebäudehülle und moderner Haustechnik zu einem Plusenergiehaus umgewandelt. Mit rahmenlosen Photovoltaik-Modulen vor einer hinterlüfteten Fassadenkonstruktion wird Solarstrom erzeugt. Der Eigenverbrauch soll dabei maximiert werden. Zu diesem Zweck stehen die Wärmepumpe und ein Teil der Elektrizitätsbezüger zur Lastverschiebung zur Verfügung. Für die Gasser Fassadentechnik AG ging es darum rund 1600 Module an der erneuerten Gebäudefassade anzubringen. Über die vergangenen Jahre wurden die Konstruktionen durch gezielte Weiterentwicklung den veränderten Anforderungen angepasst, beispielsweise mit dem Typ GFT 66 für eine unsichtbare Befestigung. Dabei müssen je nach Wärmedämmkonzept rund 30 bis 40 cm Materialstärke und -gewicht bewältigt werden. Jedes Photovoltaik-Modul ist dabei einzeln und spannungsfrei befestigt, somit auch nach Bedarf auswechselbar. Zudem wird ein einfacher Zugang zur Verkabelung gewährleistet: Das Modul wird abgekippt und die Kabel getrennt. Die

Das modernisierte Eckhaus mit der PV-Fassade.

Verkabelung kann auf den Befestigungsprofilen mit abgestimmten Klemmen eingebaut werden. Als Fassadenbaustoff wird Glas seit Langem erfolgreich eingesetzt. Neu hingegen sind die Anforderungen des Energietransports sowie zu berücksichtigende Verschattungseffekte an der Fassade, sei es durch Gebäudekanten, Balkone oder nahe Häuser, Bäume usw. Zudem spielen für Planung und Installation bei bestehenden Gebäuden exakte Bauvermessungen sowie die möglichen Mass- und Ebenentoleranzen eine wichtige Rolle. Für einen ungestörten Betrieb der Photovoltaik-Module müssen zudem das Abführen von Schmutz-

(Bild: EcoRenova/Viridé + Partner AG)

wasser sowie die nötigen Unterhaltsund Reinigungsarbeiten sorgfältig vorbereitet werden. Inzwischen haben Photovoltaik-Module auch an den Fassaden die Konkurrenzfähigkeit erreicht. Der Mehrpreis wird heute durch die jahrelange Solarstromproduktion durchaus kompensiert. Und aus ästhetischer Sicht bringt die nun mögliche Farbauswahl bei Modulbeschichtungen die gewünschten Gestaltungsfreiheiten. Die Kombination von Glas mit Strom hat Zukunft. ■ www.ecorenova.ch www.gasserfassadentechnik.ch www.elektrotechnik.ch (mehr Infos) Elektrotechnik 9/16 | 17

Photovoltaik

Installation von Photovoltaikanlagen

Häufige Mängel bei der Abnahme Photovoltaikanlagen sind heute ein wichtiger Teil der Stromversorgung mit erneuerbaren Energien. Sie bergen neue Gefahren, welchen bei der Installation von solchen Anlagen besondere Beachtung durch den Planer und den Installateur geschenkt werden muss. Mit dem Aufzeigen der festgestellten Mängel soll ein Beitrag zur Verbesserung der Sicherheit solcher Anlagen geleistet werden. Photovoltaikanlagen sind elektrische Niederspannungs-Installationen nach Art. 2 Bst. c der Niederspannungs-Installationsverordnung (NIV) SR 734.27 mit einer Verbindung zu einem Niederspannungs-Verteilnetz. Zudem sind Anlagen mit einer Leistung von über 30 kVA beim ESTI planvorlagepflichtig nach Art. 1 Abs. 1 Bst. b der Verordnung über das Plangenehmigungsverfahren für elektrische Anlagen (VPeA) SR 734.25. Im Weiteren ist für die Installation solcher Anlagen eine Installationsbewilligung nach Art. 6 NIV notwendig. Die Ausführung der Installation hat nach Art. 3 Abs. 1 NIV nach den anerkannten Regeln der Technik (der ESTI-Weisung Nr. 233 und Nie-

Formel

derspannungs-Installationsnorm Pkt. 7.12) zu erfolgen.

NIN

Maximale Leerlaufspannung überschritten Wie viele Solarpanels zu einem Strang zusammengeschaltet werden können, wird über die maximal zulässige Betriebsspannung bestimmt. Die üblich eingesetzten Betriebsmittel sind für maximal 1000 V DC ausgelegt. Da Solarmodule einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen, steigt die Leerlaufspannung an, je kälter die Umgebungstemperatur ist. Die maximale Betriebsspannung des PV-Generators berechnet sich gemäss NIN 7.12.5.1.2.3 (siehe Kasten Formel).

Wenn die maximale Betriebsspannung über der Bemessungsspannung der eingesetzten Betriebsmittel ist, kommt es zu Isolationsversagen und Ausfällen von Betriebsmitteln, was zu Bränden führen kann. Diese einfache Überschlagsrechnung verhindert spätere Schäden an Anlagen und Gebäuden. Fehlerhafte Verlegung der DC-Leitungen Die Speisung von den Solarpanels bis zum Wechselrichter erfolgt bei den meisten Anlagen mit Gleichstrom. Diese Verbindungsleitungen können nicht ohne Weiteres wie eine Wechselstromleitung in einer Hausinstallation abgesichert werden. Der Kurzschlussstrom ist nur minim über dem Betriebsstrom und deshalb von einer normalen Überstromschutzeinrichtung kaum zu detektieren. Der Verlegung dieser Leitungen ist besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Neben der doppelten Isolierung müssen sie mechanisch und vor Nagetierfrass geschützt verlegt werden. Führen solche Leitungen durch feuergefährdete Bereiche, müssen diese besonders abgeschottet werden (vgl.

Berechnung der maximalen Betriebsspannung nach NIN 7.12.5.1.2.3 UG,max UG,max = UG,0 • n • kT Legende UG,0 Leerlaufspannung eines Moduls gemäss Hersteller-Datenblatt (bei STC) n Anzahl der Module pro Strang kT Korrekturfaktor für tiefe Temperaturen Korrekturfaktoren kT 1,15 für das gesamte schweizerische Mittelland 0–800 m ü. M. 1,20 für alle Gebiete 800–1500 m ü. M. 1,25 für alle Gebiete >1500 m ü. M. Solarpanels stehen unter Spannung, sobald die Sonne scheint. 18 | Elektrotechnik 9/16

Photovoltaik

Wechselrichter in einem feuergefährdeten Bereich, Trennungsabstand zu Blitzschutz nicht eingehalten.

VKF-Merkblatt Solaranlagen Nr. 28.08.2012/20003-12 de). Bei einem Isolationsdefekt auf der DC-Seite speisen einerseits die Solarpanels und anderseits das Netz von der AC-Seite via Wechselrichter die Fehlerstelle. Um bei einem Fehler Personen oder Sachen zu schützen, sind folgende Massnahmen notwendig (Herstellerangaben des Wechselrichters beachten): • Fehlerstrom-Schutzeinrichtung RCD 30 mA Typ B auf der AC-Seite einbauen; • oder Wechselrichter mit galvanischer Trennung AC- und DC-Seite verwenden; • oder Wechselrichter mit eingebauter FehlerstromÜberwachung RCMU und Netztrennung verwenden (siehe VDE 0126-1-1 oder EN 62109-1/2). Zudem müssen Installationen in feuergefährdeten Bereichen mit einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung RCD 300 mA Typ B ausgerüstet werden. Standort Wechselrichter ungenügend Bei der Planung für den Standort der Wechselrichter sind folgende Punkte zu berücksichtigen: • Wechselrichter dürfen nicht in feuergefährdeten Bereichen mit brennbaren Materialien installiert werden. Ob ein Raum feuergefährdet ist oder nicht, wird nach NIN 4.2.2.1 ermittelt. Im Zweifelsfall kann die kantonale Brandschutzbehörde zur Beurteilung beigezogen werden (Bild 2). • Die Montageanleitung des Herstellers ist zu berücksichtigen. Abstände und Umgebungsbedingungen sind zu beachten. Keine sichere Wartung des Wechselrichters möglich Der Zugang zu den Wechselrichtern ist oft nicht fachgerecht erstellt (Bild 3). Die Anordnung des Wechselrichters muss eine sichere Wartung und Bedienung nach NIN 7.12.5.1.3 ermöglichen. Dazu gehören: • Der Zugang muss jederzeit sicher gewährleistet sein (NIN 7.12.5.1.3). Damit die Schutz- und Bedieneinrichtungen der PV-Anlage gefahrlos bedient werden können, müssen Bedienungs- und Überwachungseinrichtungen (Displays, Touchscreens und dgl.) zwischen 0,40 und 2 m ab Boden oder Bedienpodest oder ähnliche standsichere Hilfsmittel angeordnet werden. Elektrotechnik 9/16 | 19

Photovoltaik

Keine sichere Wartung der Wechselrichter möglich. Sicherer Zugang ist nicht gewährleistet.

• Der Wechselrichter muss von der AC- und DC-Seite getrennt werden können. Entsprechende Trennvorrichtungen müssen gemäss NIN 7.12.5.3.7 vorgesehen werden. Blitzschutz nicht berücksichtigt Eine Photovoltaikanlage auf dem Dach löst keine Blitzschutzpflicht aus. Durch die Verlegung von Leitungen ins Gebäude kann aber ein bestehender Blitzschutz beeinträchtigt werden. Deshalb muss eine Photovoltaikanlage in ein bestehendes Blitzschutzsystem integriert werden. Ein Blitzschutzkonzept nach SNR 464022:2015 mit Zoneneinteilung ist die Grundlage für die Auswahl und die Anordnung der Überspannungs-Schutzeinrichtungen. Nicht zu vergessen ist dabei die Ableitung

4 Mess- und Prüfprotokoll nach SN EN 62446. der Überspannung an die Erdung. Der Trennungsabstand von Leitungen zu parallelen Ableitungen wird oft nicht beachtet, sodass die abgeleitete Überspannung wieder eingekoppelt wird (Bild 2). Ein sauberes Erdungskonzept mit zentralem Erdungspunkt verhindert Potenzialausgleichs- und Streuströme in die übrige Hausinstallation. Keine Absturzsicherung vorhanden Für Wartungsarbeiten wie Reinigung und Kontrolle auf dem Dach müssen Anschlagpunkte oder Sicherungseinrichtungen angebracht werden. Der Betriebsinhaber ist verantwortlich, dass die Dächer sicher begangen werden können oder die PSA gegen Absturz sicher angewendet werden kann.

Fehlende Erstprüfung und Dokumentation Nach Art. 24 Abs. 1 NIV muss vor der Inbetriebnahme von Teilen oder ganzen elektrischen Installationen eine baubegleitende Erstprüfung gemäss SN EN 62446:2009, Netzgekoppelte Photovoltaik-Systeme – Mindestanforderungen an Systemdokumentation, Inbetriebnahme, Prüfung und Prüfanforderungen, durchgeführt werden. Für die Protokollierung wurde ein Mess- und Prüfprotokoll Photovoltaik geschaffen. Leider wird die Erstprüfung oft nicht protokolliert oder gar nicht durchgeführt. Die Sicherheitsnachweise und Mess- und Prüfprotokolle müssen dem ESTI bei der Abnahme vorliegen. Eine vollständige Dokumentation der Anlage ist notwendig, damit der Betreiber bei Störungen, Änderungen und Erweiterungen fachgerecht unterstützt werden kann. Fazit Eine sichere Photovoltaikanlage, welche weder Personen noch Sachen gefährdet, muss fachgerecht geplant, installiert und geprüft werden. Nur so erhält der Betreiber eine Anlage, welche langfristig sicher betrieben werden kann und so einen realen Beitrag zur zukünftigen Stromversorgung leistet. ■

Daniel Otti Geschäftsführer ESTI

Durch Brand zerstörter elektrischer Betriebsraum mit Wechselrichter und Schaltgerätekombinationen. 20 | Elektrotechnik 9/16

Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI 8320 Fehraltorf Tel. 044 956 12 12 info@esti.admin.ch www.esti.admin.ch

Weltweit erstes energieautarkes Mehrfamilienhaus In Brütten ist im Juni das erste energieautarke Mehrfamilienhaus eingeweiht worden. Das Haus besitzt keinen Anschluss an das lokale Stromnetz und kommt ausschliesslich mit selbst erzeugter Energie aus. «Wir sind stolz, an diesem weltweit wegweisenden Leuchtturmprojekt beteiligt zu sein», sagt Wolfgang Schwarzenbacher, CEO von Engie Schweiz. «Es beweist, dass die Energiewende bereits stattfinden kann, wenn innovative Unternehmer und Hochschulen eng zusammenarbeiten.» Für angenehme Temperaturen sorgt innovative Gebäudetechnik. Die Wärmepumpe nutzt Erdwärme mittels zweier Erdsonden oder Aussenluft sowie die Abwärme der Brennstoffzelle als umweltfreundliche Energiequelle. Eine intelligente Steuerung sorgt dafür, dass ihr stets die am effizientesten nutzbare Energiequelle zur Verfügung steht, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen. In der warmen Jahreszeit heizt die Wärmepumpe beispielsweise mittels Aussenluft zwei thermische Langzeitspeicher mit einem Volumen von 375 000 Litern auf

über 60 Grad auf. Die gespeicherte Energie wird dann im Winterhalbjahr für die Beheizung und für die Brauchwarmwassererzeugung genutzt. Zwei kleinere Warmwassertanks speichern die Wärme für den kurzfristigen Bedarf. Zudem sorgt eine von Engie installierte, kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung das ganze Jahr für ein angenehmes Raumklima. Power-to-Gas-Lösung sorgt für genügend Strom Das solarbetriebene Haus speichert Sonnenenergie mittels Batterietechnik bis zu einer Woche. Bei der Langzeitspeicherung setzt das Haus auf eine innovative Power-to-Gas-Lösung. Wird über die Solarzellen auf dem Dach und der Fassade mehr Strom erzeugt als benötigt, kann dieser in einer Brennstoffzelle zu Wasserstoff umgewandelt und in einem Tank gespeichert werden. Bei Bedarf wird dieser wieder in Strom umgewandelt. Die dabei entstehende Abwärme wird für die Beheizung genutzt. Natürlich stehen auf der Verbraucherseite nur die energieeffizientesten Geräte. ■ www.umweltarena.ch www.elektrotechnik.ch

Photovoltaik

Simatic richtet Solarsysteme einzeln und optimal zur Sonne aus

Optimal in Stellung gebracht Im Solarpark Bindlacher Berg werden die 229 Solarsysteme vollautomatisch zur Sonne ausgerichtet. Damit bringt das Sonnenkraftwerk fast ein Drittel mehr Ertrag. Gesteuert werden die sogenannten «Tracker» mit Controllern und der «Solar Tracking Toolbox» von Siemens.

Das Sonnenkraftwerk besteht aus insgesamt 229 zweiachsig der Sonne nachgeführten Trackern in drei vernetzten Feldern (Gesamtnennleistung 2,4 MWp).

Gerhard Stauss, Siemens AG Das Sonnenkraftwerk am Bindlacher Berg (Bayreuth) steht mit seiner hohen Spitzenleistung auf Platz drei der Photovoltaikanlagen in Deutschland. Möglich ist diese Platzierung, da jedes einzelne der 229 Systeme, die auf dem 7,3 Hektar grossen ehemaligen Kasernengelände stehen, zweiachsig direkt zur Sonne ausgerichtet werden kann. Mit der Gesamtleistung von total 2,4 Megawattpeak (MWp) können bis zu 1000 Haushalte versorgt werden. Damit liefert der Solarpark im Vergleich zu feststehenden Installationen über 30% 22 | Elektrotechnik 9/16

mehr Strom. Möglich wurde diese Effizienzsteigerung durch den Einsatz von speicherprogrammierbaren SiemensSteuerungen des Typs Simatic S7-1200, der modularen Solar Tracking Toolbox und durch die Zusammenarbeit mit der Gerlitz elektro-gmbh aus Bayreuth als Systemintegrator. In der Solar Tracking Toolbox bündelt Siemens unter anderem verschiedene, vorgefertigte Funktionen für Tracking-Aufgaben. Dazu gehört das hier verwendete «Backtracking». Dieses verhindert, dass sich die Solarmodule bei niedrig stehender Sonne gegenseitig abschatten, also ein Tracker seinen

Schatten auf den dahinterliegenden wirft, und so den Ertrag reduziert. Die Simatic ist ausgelegt auf Betriebstemperaturen von – 20 ° bis + 60 ° Celsius und eignet sich damit für einen ganzjährigen Einsatz in den Schaltkästen der Tracker vor Ort. Das ausgewählte SPS-Steuerungsmodul CPU 1212C ist zudem so leistungsstark, dass sie die Online-Berechnung der Tracker-Nachführung leisten kann, die auf dem sehr präzisen Solar Position Algorithm (SPA) des amerikanischen Institutes für erneuerbare Energien (NREL) basiert. Dieser Algorithmus berechnet den Stand der Sonne mit einer Genauigkeit von 0,0003 Grad für die nächsten 6000 Jahre. Einfaches Engineering Über die Berechnung der jeweiligen Steuerung können die Tracker auch ohne eine überlagerte Ebene in Betrieb genommen werden und autark arbeiten. Die Steuerungen erkennen durch Absolutwertgeber, die über ein Kommunikationsmodul an die Simatic angebunden werden, auch nach einer Stromunterbrechung die Position des jeweiligen Trackers und richten ihn bei Wiederan-

Herzstück jedes Trackers ist eine daran installierte speicher-programmierbare Steuerung Simatic S7-1200 von Siemens, die über einen astronomischen Algorithmus aus der Solar Tracking Toolbox die Lage zur Sonne berechnet und das System nachführt.

Photovoltaik Netzstruktur der Tracker-Lösung mit Simatic.

lauf automatisch optimal aus. Die Konfiguration, Projektierung und Programmierung der Simatic S7-1200 erfolgt über das TIA Portal. Das gleiche gilt für das Simatic HMI Comfort Panel, mit dem das Sonnenkraftwerk im zentralen «Leitstand» beobachtet wird.

Zugriff aus der Ferne Der Leitrechner für den gesamten Solarpark ist ein Simatic Industrie-PC IPC 427C. Auf ihm läuft ein standardisierter Kommunikations-Algorithmus, der über mehrere Kanäle via Ethernet-Verbindung die Steuerungen der Tracker und

den Betriebszustand der Simatic erfasst. Eventuelle Fehlermeldungen lassen sich per E-Mail oder SMS an frei definierbare Empfänger verschicken. Über VPN ist auch ein Login von zu Hause aus möglich. ■ www.siemens.ch/simatic

Photovoltaik

Pilotprojekt EKZ: Sonne in den Boiler

Solaranlage auf den Hallendächern des Verpackungsunternehmens Wegmüller AG. (Bild: Wegmüller AG)

Die unregelmässig produzierte Solarenergie stellt das Stromnetz vor Herausforderungen. Speichermöglichkeiten in einem intelligenten Stromnetz sind deshalb ein Schlüsselfaktor der Energiezukunft. Sonnenenergie sollte vorwiegend dort, wo sie lokal produziert wird, verbraucht respektive gespei-

chert werden – zum Beispiel in Wärmepumpen, Ladestationen von Elektroautos, Batterien oder Wärmeboilern. Gemeinsam mit rund 30 Einfamilienhausbesitzern führen die EKZ, die ETH Zürich und Landis + Gyr in Rickenbach-Sulz ein neues Pilotprojekt durch. Ziel ist es, die wachsende Stromproduk-

tion aus erneuerbaren Energien intelligent einzusetzen und den kostenintensiven Ausbau des Stromnetzes zu minimieren. Dazu werden 30 Wärmeboiler eines Quartiers immer dann dynamisch und automatisiert aufgeladen, wenn eine nahgelegene, über 3000 m2 grosse Solaranlage auf den Hallendächern des Verpackungsunternehmens Wegmüller AG Solarstrom produziert. Mit neuen Kommunikationstechnologien werden die Solaranlagen, die Haushalte mit ihren neuen intelligenten Zählern, Lastschaltgeräte und eine zentrale intelligente Steuerung vernetzt. Die Steuerung ermittelt anhand von Wetterprognosen, wann wie viel Solarenergie in die Boiler zu lenken ist, anstatt damit das Netz grossflächig zu belasten. Üblich ist bis jetzt noch, dass Warmwasserboiler zu fixen Zeiten in der Nacht automatisch aufladen. Das Versuchsprojekt in Rickenbach dauert ein bis zwei Jahre und könnte Vorreiter für einen flächendeckenden Einsatz der neuen Technologie werden. ■ www.ekz.ch

PV-Anlagenpreise sinken weiter

Sinkende Preise von Solarstromanlagen pro k/Wp installierte Leistung.

ee-news.ch, die Newsplattform für erneuerbare Energie, hat nach einem Unterbruch zusammen mit Energie Zukunft Schweiz die jährliche PVPreisumfrage neu lanciert. Bei der PVPreisumfrage 2015 lag der Fokus auf den Anlagepreisen, abgefragt wurden aber auch diverse weitere Parameter der Anlagen wie zum Beispiel die Herkunft der Solarmodule. 24 | Elektrotechnik 9/16

(Bild: ee-news.ch)

Der Durchschnittspreis pro Kilowattpeak (kWp) installierter PV-Leistung der ausgewerteten Anlagen beträgt CHF 2459 und umfasst alle Kosten inkl. Wechselrichter, Montagesystem, jedoch nicht die Kosten für einen allfälligen Batteriespeicher und ein allfälliges Lastmanagement. Im Vergleich zur letzten Umfrage 2013 ist der Durchschnittspreis von PV-Anlagen nur noch

um knapp 5 % gesunken. Der niedrigste in der Umfrage angegebene Preis pro kWp beträgt CHF 1280, der höchste Preis CHF 6367. Der Durchschnittspreis für ein kWp installierte Leistung ist bei den grossen Anlagen (>30 kWp) rund ein Drittel tiefer als bei den Kleinanlagen (<10 kWp). In der Umfrage wurden 60 PV-Anlagen ausgewertet. Bei 30 Anlagen stammen die Solarmodule aus China, bei 5 Anlagen aus Deutschland, bei 2 Anlagen aus der Schweiz. Die Solarmodule machen bei den 41 ausgewerteten Anlagen mit durchschnittlich 45 % der Gesamtkosten nach wie vor den deutlich grössten Anteil aus. Auf die Arbeitskosten sowie Material entfallen durchschnittlich ca. 23 % resp. 19 %. Für den Wechselrichter werden durchschnittlich 13 % der Gesamtkosten gerechnet. 32 Anlagenbesitzer interessieren sich ausdrücklich für den Erwerb eines Batteriespeichers, 13 Anlagenbesitzer sind daran nicht interessiert. ■

www.ezs.ch (Resultate Preisumfrage) ee-news.ch

Technik Elektrotechnik 9/16 | 25

Intelligentes Wohnen

Proaktive Transformation zu All IP

Analoge Leitungen sind vorbei All IP ist da, analog und ISDN gehen! Deshalb müssen bestehende Alarm-, Lift- und Haustechnikanlagen so rasch als möglich umgerüstet werden. Die Zeit drängt und die Elektro-Branche steht mit in der Verantwortung. Deren Wissen zu den Anlagen und deren Mithilfe bei der Information der Kunden sind notwendig. René Senn * Dank All IP (Alles über das Internet Protokoll) werden sämtliche Dienste – TV, Internet und auch die Festnetztelefonie – über dasselbe Netz übertragen. Swisscom treibt diesen Technologiewandel seit längerem stetig voran, weil er die Grundlage der Digitalisierung der Schweizer Wirtschaft und der Privathaushalte bildet. Swisscom plant, bis Ende 2017 die herkömmliche, veraltete PSTN-Festnetztechnologie durch das zukunftsorientierte Internet Protokoll (IP) abzulösen. Das Festnetz als solches besteht weiter, lediglich die Übertragungstechnologie innerhalb der Swisscom-Netzinfrastruktur wird erneuert. Swisscom gibt an, mittlerweile rund 65

Mithilfe der M2M-SIM-Karten-Rohlinge können die Karten erst kurz vor der Inbetriebnahme konfiguiert werden. Über die CMP-Plattform von Swisscom lassen sich die Karten einfach verwalten.

26 | Elektrotechnik 9/16

Die Alarmanlage wird mit einem neuen Übertragungs-Modul ausgerüstet, das die Kommunikation zu IP sicherstellt und zudem via Mobile Technology einen redundanten Kommunikationsweg aufbauen kann.

Prozent der Anschlüsse auf All IP umgestellt zu haben. Bis Ende 2017 wird die herkömmliche Technologie weiterhin unterstützt. Ab 2018 beginnt der regionale Rückbau der alten TelefonInfrastruktur. Neben dem Festnetztelefon kommunizieren künftig auch Sonderanwendungen wie Lifttelefone, Alarmsysteme und weitere Anlagen in der Haustechnik via Modem über das Festnetz. Um den einwandfreien Betrieb dieser Dienste auch nach 2017 sicherzustellen, empfiehlt es sich, den Wechsel auf IP so rasch wie möglich anzugehen. Schaut man sich

um, so ist hier noch mächtig Nachholbedarf auszumachen. Von solchen Sonderanwendungen existieren gemäss Gianni Fabiano von Swisscom 300 000 bis 400 000 in der Schweiz. Swisscom selber weiss nicht, welche Anwendung hinter einem solchen Anschluss steckt. Deshalb sind hier auch die Elektroinstallationspartner gefordert, welche die Anlagen ihrer Kunden kennen und mit ihrem Wissen die Umstellung vorantreiben und ihre Kunden informieren müssen. Lift- und Alarmanlagen im Fokus Wie erwähnt, gehören vor allem Lifttelefone sowie die Anbindung von Alarmanlagen zu den Sonderanwendungen. Swisscom geht davon aus, dass in der Schweiz rund 80 000 Alarmanlagen und rund 100 000 Lifttelefone installiert sind. Eine anschauliche Menge, wenn man bedenkt, dass alle diese Anschlüsse bis Ende 2017 umgestellt werden müssen. Mit der Umstellung vom bisherigen PSTN-Netzwerk auf All IP ändert sich für diese Anlagen einiges: Die Speisung war bisher über das Telefonnetz möglich, dies entfällt mit All IP. Neu ist überall ein Router nötig, über den die neue Anlage angeschlossen wird. Dieses zusätzliche Element in der Übertragungskette kann kritisch sein, wenn im Gebäude kein Strom mehr vorhanden ist. Speziell zu beachten ist deshalb die Thematik der Stromautonomie. Zum einen muss diese innerhalb des Gebäudes in Bezug auf die Kommunikationseinrichtung gewährleistet werden. Dies kann zum Beispiel mit einer kleinen USV erfolgen. Zum anderen gilt es auch auf die Stromautonomie des Netzes zu achten (Zugang, Verteiler von Swissscom). Swisscom verfügt dazu über ein Onlinetool, mit welchem registrierte Swisscompartner StromautoAutor * René Senn, Ausbildner mit Eidg. Fachausweis, Fachgruppe Intelligentes Wohnen der Gebäude Netzwerk Initiative, www.g-n-i.ch.

Redundante Alarm- und Störmeldung an Alarmempfangsstelle via GSM

Intelligentes Wohnen

nomie-Analysen für das Netz durchführen können. Deshalb empfiehlt Swisscom bei der Umstellung einer Lifftelefonanlage auf eine mobilfunkbasierte Lösung zu wechseln. Generell gilt es für jede einzelne Lösung, die Sicherheitsanforderungen in den Normen zu beachten. So waren Alarmanlagen bis anhin nur über die analoge Telefonleitung mit der Alarmempfangsstelle verbunden. Nun müssen sie wie erwähnt via IP an einen vorhandenen oder einen eigenen Router angeschlossen werden. Als zusätzliche Sicherheit und als zweiter Kommunikationsweg wird ein redundanter Anschluss via Mobilfunknetz von Swisscom empfohlen. Dies erhöht sogar die Verfügbarkeit im Vergleich zu den bisherigen analogen Leitungen. Alles, was es dafür braucht, ist ein Modem, dessen Übertragungsmodul neben der IP-Anbindung zusätzlich mit ei-

Übertragungsmodul

Alarm- und Störmeldung an Alarmempfangsstelle via IP (Internet)

Alarmanlage

ner sogenannten M2M-SIM-Karte ausgerüstet ist. M2M steht für «Maschine-zu-Maschine-Kommunikation» und bietet die Verbindung alternativ via Mobilfunknetz an (siehe Grafik). Fazit All IP bringt viele Vorteile, das ist unumstritten. Bei einem Lifttelefon oder bei einer Alarmanlage, die eigentlich «nur» telefonieren müssen, muss dies allerdings etwas differenziert betrachtet werden. Deshalb ist auch die Argumentation schwieriger, warum der Hauseigentümer in etwas investieren soll, das nach wie vor dasselbe macht, nämlich im Notfall einen Anruf zu ermöglichen. Der technologische Fortschritt kann hier dennoch entscheidenden Mehrwert bieten: Mit der Fernwartung, die über All IP sehr elegant möglich ist sowie der zusätzlichen Redundanz bei einer Anbindung via GSM stehen starke Argumente zur Verfügung. Die Umstellung auf All IP findet heute statt, das ist beschlossene Sache. Deshalb gilt es nun, die Eigentümer so rasch wie möglich proaktiv über die anstehende Umstellung bei Lifttelefonen, Alarmsystemen und Haustechnikanlagen zu informieren. ■ www.swisscom.ch/allip

Geräte und Anlagen kommunizieren via Internet

Die Kommunikation von Geräten oder Maschinen mit anderen Geräten über das Internet nimmt rasend schnell zu. Die Fachwelt spricht vom Internet der Dinge (Internet of Things, kurz IoT). IoT wird eine grosse Zukunft vorausgesagt. Die Geräte sind mit Internetanschlüssen versehen und nutzen das Web, um untereinander zu kommunizieren. Wo dies nicht möglich ist, erfolgt die Kommunikation direkt via Mobilfunknetz von Swisscom. Eine Schnittstelle verbindet das Gerät mit dem Mobilfunknetz und dadurch mit dem Internet. Solche Geräte verfügen wie Mobiltelefone über eine SIM-Karte. Die Einsatzgebiete dieser Technologie sind vielfältig, beispielsweise für Alarm- oder Störungsmeldeanlagen, Lifttelefone sowie Steuerungen.

Elektrotechnik 9/16 | 27

Highlight / Publireportage

Im privaten Wohnhaus geniesst der Inhaber der Elektro Gertsch AG die Aussicht aufs Berner Oberland. Seit dem Umbau steuert das Gebäudeautomationssystem NOXnet die elektrischen Verbraucher.

Erfolgreich mit Gebäudeautomation

Installateur mit Weitblick einfacher wird. Andernfalls müsste er unterschiedliche Systeme für Licht, Storen, Dachfenster usw. bedienen und begreifen. NOXnet erfüllt normalerweise alle Anforderungen. Nur wenn Gewerbebauten zu gross oder spezielle Funktionen gewünscht werden, setzt Elektro Gertsch KNX ein. Jürg Gertsch und Martin Wenger bei der Verteilung im OG. In einem zweiten Tableau ist die Aktorik fürs UG untergebracht.

Erfreulich viele Elektroinstallateure setzen das Gebäudeautomationssystem NOXnet von Innoxel auch bei sich zu Hause ein. Einer davon ist Jürg Gertsch in Uetendorf BE. Ihm und seinem Team gelingt es aber auch immer wieder, Endkunden von den Vorteilen eines Bussystems im Wohnungs- und Gewerbebau zu überzeugen. Gründliches Abklären der Bedürfnisse und eine umfassende Beratung zahlen sich aus. Die Elektro Gertsch AG in Uetendorf BE blickt auf eine 51-jährige Firmengeschichte zurück. Vor 21 Jahren hat Jürg Gertsch den Betrieb von seinem Vater übernommen und im letzten Jahr in eine Aktiengesellschaft überführt. Aber nicht nur bei der Nachfolgeplanung beweist der Unternehmer Weitblick. Schon früh hat der Betrieb Bussysteme eingesetzt. Mit Martin Wenger darf die Firma auf einen langjährigen Mitarbeiter zählen, der auch komplexe KNXAnlagen programmieren kann. 28 | Elektrotechnik 9/16

Kunde will Automation Als 2002 ein Bauherr das Gebäudeautomationssystem NOXnet installiert haben wollte, war Elektro Gertsch offen genug, dieses neue System mit CANBus einzusetzen. Die positiven Erfahrungen führten zu vielen weiteren Objekten. Die Philosophie ist klar: Sobald viele Storen und Lichtgruppen zu steuern sind, oder wenn Multimedia eingebunden werden soll, empfiehlt Elektro Gertsch NOXnet. Den Endkunden überzeugt, dass das Ganze für ihn so

Optimal für Umbau Auch als Jürg Gertsch 2009 sein Elternhaus aufstocken und umbauen liess, entschied er sich für NOXnet. Dank Bustechnik konnte dezentral, mit je einer Verteilung im Unter- und Obergeschoss geplant werden. Seither konnte er in seinem grosszügigen Wohnhaus mehrere andere Unternehmer im Dorf vom Komfort einer Gebäudeautomation überzeugen. Mehr noch NOXnet von Innoxel überzeugt nicht nur den Inhaber. Auch Martin Wenger wird in seiner Wohnung das System von Innoxel installieren. Nicht nur die Technik überzeugt die erfahrenen Installateure. Sie schätzen auch den direkten Draht zum Hersteller und Entwickler, sollte doch einmal eine Frage auftauchen. ■ INNOXEL System AG 3661 Uetendorf Tel. 033 345 28 00 info@innoxel.ch www.innoxel.ch

Unterstützung bei der Planung mit Präsenz- und Bewegungsmeldern

Um den Überblick über die vielen Varianten an Bewegungs- und Präsenzmeldern zu behalten, bietet ThebenHTS eine neue Planungshilfe an, die entweder als Papier geordert oder als PDF heruntergeladen werden kann. Dank der übersichtlichen Auswahlmatrix findet man schnell zum passenden Produkt für die gewünschte Anwendung. Auf 76 Seiten findet der Planer und Fachmann alle nötigen Informationen, um den passenden Präsenz- bzw. Bewegungsmelder zu finden und diesen in die Planung aufzunehmen. Um schnell zu den nötigen Daten zu kommen, finden sich auf den ersten Seiten eine praktische Auswahlmatrix, die auf die richtige Seite der Broschüre führt. Ein Beispiel für diese Matrix für den Aussenbereich sehen sie in Bild 1.

Auf den angegebenen Seiten finden sich die detaillierten technischen Daten zum entsprechenden Melder. Die Broschüre ist zusätzlich gespickt mit vielen Lösungsideen für Umsetzung von Beleuchtungsproblemen. Mit Tipps und Tricks zeigen die Fachleute auf, wie die Melder in unterschiedlichen Umgebungen wie Büros, Kellertreppen, Maschinenhallen oder Laderampen einzusetzen sind. Kurze Artikel

Highlight / Publireportage

Neue ThebenHTS Planungsbroschüre über Referenzimplementierungen runden den Gehalt der Broschüre ab. Ansprechende Aufmachung Die Broschüre ist ansprechend gestaltet und führt den Leser mit Icons und Grafiken zum gewünschten Abschnitt. Icons, wie in Bild 2 zu sehen, weisen auf Umgebungen mit Störquellen hin, die ein spezielles Augenmerk erfordern. Bestellen Sie noch heute kostenlos Ihr persönliches Exemplar bei ■ ThebenHTS AG 8307 Effretikon Tel. 052 355 17 00 marketing@theben-hts.ch www.theben-hts.ch

Beispiel einer Auswahlmatrix, hier für den Aussenbereich.

2 Warnsymbole: spezielles Augenmerk auf mögliche Störquellen. Elektrotechnik 9/16 | 29

Highlight / Publireportage

Wärmebild-Multimeter Fluke 279 FC

Zwei Messgeräte in einem Gerät kombiniert Das voll ausgestattete Digitalmultimeter mit integrierter Wärmebildkamera ermöglicht eine schnellere und genauere Fehlersuche mit einem einzigen Gerät. Wärmebildkameras sind unentbehrlich, wenn es um die schnelle Fehlersuche bei elektrischen Anlagen, Schaltschränken und Transformatoren geht. Doch meistens haben Elektriker und Instandhaltungstechniker keine Wärmebildkamera zur Hand, wenn sie sie gerade brauchen. Das EchteffektivWärmebild-Multimeter Fluke 279 FC ist das erste Messgerät, das ein voll ausgestattetes Echteffektiv-Digitalmultimeter mit einer Wärmebildkamera in einem einzigen Gerät kombiniert, um die Fehlersuche zu beschleunigen. Mit der Wärmebildkamera des 279 FC können Techniker Sicherungen, Kabel, Isolatoren, Steckverbinder, Kabelverbinder und Schalter schnell und sicher auf überhitzte Stellen überprüfen

WärmebildMultimeter Fluke 279 FC. Infos: www.recom.ch/279FC

und die detaillierte Fehlersuche und Erfassung von Messwerten anschliessend mit dem Digitalmultimeter durchführen. Durch die Kombination von zwei leistungsstarken Messgeräten in einem Gerät müssen Elektriker und Techniker weniger Geräte mitführen und können sich darauf verlassen, die nötigen Geräte zur Fehlererkennung und Problemlösung parat zu haben.

Drahtlose Datenübertragung mit Fluke «Connect» – einem System für Wireless-Messgeräte. 30 | Elektrotechnik 9/16

Das Wärmebild-Multimeter bietet 15 elektrische Messfunktionen, unter anderem für Wechsel-/Gleichspannung, Widerstand, Durchgang, Kapazität, Diodentest, Min./Max. und Frequenz. Die optionale Stromzange «iFlex» lässt sich an engen, schwer zugänglichen Stellen um Leiter und Kabel herum anbringen und erweitert die Funktionen durch die Messung von Wechselstrom bis zu 2500 A. Der LCD-Farbbildschirm mit 8,89 cm (3,5") bietet eine klare, gut ablesbare Anzeige von Bildern. Das Multimeter 279 FC mit drahtloser Datenübertragung ist Teil von Fluke «Connect» – einem System für Wireless-Messgeräte, die über die Fluke Connect App oder Fluke Connect Assets Software kommunizieren. Diese Cloud-basierte Lösung sammelt Messdaten, um einen umfassenden Überblick über den Status wichtiger Geräte zu erstellen. Ausserdem bietet sie Technikern die Möglichkeit, Wärmebilder und elektrische Messungen in Echtzeit auf ihren Smartphones oder Tablets aufzuzeichnen, freizugeben und automatisch in die Cloud hochzuladen. Berichte können erstellt und direkt vom Einsatzort aus per E-Mail weitergeleitet werden. Ausserdem können Techniker über «ShareLive»-Videoanrufe in Echtzeit mit anderen Kollegen zusammenarbeiten – für mehr Produktivität vor Ort. Das Wärmebild-Multimeter bietet durch Überspannungskategorien CAT III 1000 V und CAT IV 600 V höchste Sicherheit und ist mit einem LithiumIonen-Akku ausgestattet, der unter normalen Bedingungen einen vollen Arbeitstag (mehr als 10 Stunden) hält. ■ Recom Electronic AG 8832 Wollerau Tel. 044 787 10 00 www.recom.ch info@recom.ch

Mit Drahtex-Verkabelungslösungen schon heute auf morgen setzen

Wer in bestehenden Rohranlagen mit linienförmiger Struktur eine strukturierte Heimverkabelung einrichten möchte, muss mehrere Kabel ins gleiche Rohr einziehen. Geht heute schon, aber meistens nur mit Cat.5e-Kabeln. Das ist für 10Gbase-T zu wenig! Mit neuen Cat.7-Kabeln von Drahtex gehen locker drei Kabel in ein M20-Rohr.

UC-HOME Cat.7 SS26 S/FTP im Vergleich mit einem herkömmlichen Cat.7-Kabel • 20 % Platzersparnis • 47 % geringeres Gewicht • 30 % kleinerer Biegeradius • 40 % mehr Kabel pro Karton • 60 m maximale Einsatzlänge

Am RJ45-Anschluss (Ethernet) kommt heute niemand vorbei. Er dient für Computer, Telefon, TV, Internetradio, Spielkonsole und vieles mehr. Die neue Norm EN 50173-4 nimmt diesen Trend für Kommunikationskabelanlagen in Wohnungen auf. Diese Infrastruktur, im Fachjargon strukturierte Verkabelung genannt, garantiert maximale Datenrate bei minimaler Störanfälligkeit und bietet somit einen Vorteil gegenüber WLAN und Netzwerken über Stromleitungen. UC-Home Cat.7-Kabel Praktiker wissen jedoch, dass sich die Erweiterung einer bestehenden Heimverkabelung aufgrund von Platzmangel meist schwierig gestaltet. Das neue, ultrakompakte Cat.7-Kabel UC-Home SS26 löst dieses Problem. Trotz seines Durchmessers von gerade mal 5,8 mm

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Auf dieses Kabel warten Installateure 350 m des Kabels ohne Drall in einen handlichen Karton gewickelt. Das Kabel lässt sich problemlos aus dem Karton ziehen. Kabelgewirr auf den letzten Metern und das Entsorgen der Trommel gehören damit der Vergangenheit an. Am Ende bleibt lediglich ein Karton übrig, welcher umweltfreundlich entsorgt werden kann. Zukunft vorweggenommen Multimedia-Dienste wie HighspeedInternet, TV, Überwachungskameras, Sprachkommunikation und vieles mehr wird die strukturierte Heimverkabelung nutzen. Mit UC-Home Cat.7-Kabeln ist man auch für die ferne Zukunft gerüstet. Selbst wenn in wenigen Jahren die meisten Fernseher Filme in UltraHD-Qualität zeigen, ist das kein Problem. Auch Internet-Downloads lassen

Installation von 4 UC-Home Cat.7-Kabeln in M25-Rohr.

erfüllt das Kabel alle Anforderungen der Standards IEEE 802.3 mit den Applikationen 10Gbase-T, POE bzw. POE+ und eines Klasse EA-Channels jeweils bis zu einer Länge von 60 m. Somit ist dieses Kabel nicht nur die erste Wahl, wenn es um die Nachinstallation in bereits belegten Leerrohren geht, sondern auch, wenn kleinste Biegeradien realisiert werden müssen. Auch bei der Verpackung geht die Drahtex AG neue Wege: Das UCHome Cat.7-Kabel wird in einer patentierten Reflex®-Verpackung ausgeliefert. Bei dieser Verpackung werden

sich in atemberaubender Geschwindigkeit erledigen. Mit 10 GBit/s Übertragungsgeschwindigkeit wird auf lange Sicht die Heimverkabelung nicht der Flaschenhals bei zu wenig Bandbreite sein. Das neue Kabel eignet sich bestens für Anschlüsse von TelegärtnerProdukten wie S-Modul oder MFP8. ■

Drahtex AG 8304 Wallisellen Tel. 044 878 20 78 info@drahtex.com www.drahtex.com Elektrotechnik 9/16 | 31

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Revox Multiuser KNX Gateway

Audio fest im Griff Mit dem KNX-Gateway wird das leistungsstarke Multiuser Audiosystem von Revox Teil der übergreifenden Gebäudeautomation. Seit vielen Jahren setzt Revox auf die Vernetzung seiner Produkte mit der modernen Gebäudetechnik und bietet zukunftsfähige Lösungen, um Haustechnik und Unterhaltungselektronik aus einem Guss zu realisieren. Aus der KNX-Welt kann das Revox Multiuser System gesteuert, aber auch aus der Revox-Welt heraus können Befehle an die KNX-Welt gesendet werden. Das KNX-Gateway für das Multiuser System von Revox ist so ausgelegt, dass es den Wünschen der Elektroinstallateure entspricht und somit eine Umsetzung der Integration optimal erfolgen kann. Als Schnittstelle zwischen dem Revox Audiosystem und der KNX-Welt dient das Gateway, welches als Reiheneinbaugehäuse mit einer 2 TE Einbaubreite ausgelegt ist. Das KNX-Gateway bietet neben dem zertifizierten KNXEingang einen LAN-Netzwerkanschluss zur Kommunikation mit dem Multiuser System. Die Spannungsversorgung kann über die Ethernet-Schnittstelle per Power over Ethernet (PoE) oder extern

duelle Szenarien hinterlegt werden, zum Beispiel, dass ein Wecker am Morgen in schrittweiser Lautstärkeanpassung ganz sanft weckt, bis hin zur Integration von TV-Geräten, welche über keine eigene KNX-Schnittstelle verfügen. Voraussetzung für die Integration von Fremdprodukten ist, dass diese über einen Treiber in das Audiosystem integriert werden können, was für die meisten Produkte der Unterhaltungselektronik möglich ist.

Revox KNX-Gateway.

KNX-Tastenfeld für Revox-Audiosystem.

erfolgen. Für die ETS-Software zur Konfiguration des KNX-Systems bietet Revox eine leistungsstarke Datenbank, welche sämtliche Kommunikationsobjekte für das Audiosystem beinhaltet. 32 | Elektrotechnik 9/16

Pro Revox KNX-Gateway können bis zu 10 Räume des Revox Multiuser Systems gesteuert werden. Ein Multiuser Server kann zwei KNX-Gateways integrieren, sodass aus einer reinen KNXSteuerung heraus bis zu 20 Räume des Audiosystems integriert werden können. Ganz individuell Für jeden Raum können im Systemkonfigurator vier individuelle Benutzeraktionen hinterlegt werden. Diese Aktionen können mit einem einzigen Tastendruck aus der KNX-Welt aufgerufen werden. Hier können ganz indivi-

Vielfalt mit einem Tastendruck In einer KNX-Welt können Szenarien hinterlegt werden, die mit nur einem Tastendruck wiederkehrende Abläufe einfach reproduzierbar darstellen. Stellen Sie sich vor, dass Sie nach einem langen, anstrengenden Tag nach Hause kommen und mit nur einem Tastendruck im Flur empfängt Sie Ihr Haus mit dem passenden Licht und einer entspannenden Musik in mehreren Räumen. Oder beim Verlassen des Hauses möchten Sie ganz sichergehen, dass alle elektrischen Verbraucher ausgeschaltet werden. Auch hier genügt an der Haustür oder in der Garage ein einziger Tastendruck, um diese Aktion auszuführen. Mit dem Revox-KNX-Gateway kann das Multiuser System einfach in solche Szenarien integriert werden. ■ Revox (Schweiz) AG 8105 Regensdorf Tel. 044 871 66 11 info@revox.ch www.revox.ch

Mylights switch ist eine auf BluetoothTechnologie basierende Fernbedienung und ein Lichtschalter zugleich. Der Mylights switch wird ganz einfach über die Mylights remote App konfiguriert. Damit können Sie ohne Verkabelung und ohne technischen Aufwand Räume neu definieren. Der Mylights switch ist eine kabellose Schnittstelle mit Schalt-, Dimm- und Szenenfunktionen. Dank ihm ist es möglich, eine direkte Verbindung zu allen mit Casambi-Modulen ausgestatteten Regent-Produkten herzustellen. Die Funktionalitäten können frei auf Ihre Bedürfnisse eingestellt werden. So können Sie Lichtszenen oder Animationen festlegen, die jederzeit mit einer der Multifunktionstasten aufgerufen werden können. Sie steuern einzelne Leuchten oder Leuchtengruppen an. Ganz wie Sie wollen. Ganz oh-

wo er ihn gerade braucht. Dank dem Einsatz einer Knopfbatterie sind Sie vom Stromnetz unabhängig. Features: • Lichtschalter und Fernbedienung zugleich • Keine Verkabelung nötig • Multifunktionstasten zum Schalten, Dimmen und Abrufen von Szenen und Animationen einzelner oder mehrerer Leuchten und Gruppen • Steuert die Farbtemperatur von Tunable-White-Leuchten • Einfache Befestigung an der Montageplatte mittels Magneten ■

ne Smartphone. Mobilität wird bei dem Mylights switch gross geschrieben. Der Nutzer kann den magnetisch befestigten Schalter immer dorthin mitnehmen,

Wir finden den Fehler! Elektrische Heizkabel und Heizbänder werden für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Zum Beispiel: Fussbodenheizungen, Rohrbegleitheizungen, Dachrinnenheizungen, Freiflächenheizungen, Behälterheizungen etc. Sind die Heizelemente einmal fachgerecht verlegt und in Betrieb, sind sie praktisch wartungsfrei und unverwüstlich. Sollte trotzdem einmal eine Störung auftreten, kann die Fehlerquelle mit modernen Messeinrichtungen punktgenau geortet werden. Der Defekt ist danach in den meisten Fällen mit einer

einfachen Schrumpfmuffe reparierbar. Die Firma Systec Therm AG ist in der Lage, neben der Ortung auch die Reparatur durchzuführen. Dies ist sehr effizient und spart Kosten. Neben der Ortung und Reparatur von verschiedenartigen Heizkabeln und Heizbändern, sind wir auch in der Lage, Leckagen an Fernwärmeleitungen zu finden. ■ Systec Therm AG 9015 St. Gallen Tel. 071 274 00 50 www.systectherm.ch

Regent Beleuchtungskörper AG 4018 Basel Tel. 061 335 51 11 info.bs@regent.ch www.regent.ch

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Mit Fingerspitzengefühl Licht steuern

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Neuer Schwung für WAROB-Produkte

Qualitätsmarke für Stecker und Kupplungen Was haben Schweizer Schokolade, Schweizer Uhren und Schweizer Stecker gemeinsam? Alle stehen Sie für ein Stück Schweizer Tradition. Die Traditionsmarke Warob erhält dank der Weiterführung durch PWF Kunststofftechnik AG neuen Schwung und sorgt für einen sicheren Kontakt in der Steckerwelt. Noch vor wenigen Jahren gab es viele Hersteller von Steckern und Kupplungen, die in der Schweiz produziert haben. Heute sind es nur noch wenige. Über 70 Jahre lang war die Firma Warob SA aus dem Jura Namensgeber für innovative Steckkontakte. Im Herbst 2015 hat Warob ihr Wissen an PWF Kunststofftechnik AG weitergereicht. Somit sorgt die PWF dafür, dass diese Traditionsmarke auch weiterhin in der Schweiz produziert und das Sortiment mit neuen, frischen Ideen ausgebaut wird. Fachleute montieren nicht irgendeinen Stecker, sie montieren Warob-Stecker! Kleiner Stecker mit grossen Vorteilen Schnelles Anschliessen der 3-poligen Stecker und Kupplungen. Die Adern werden gleichlang abgeschnitten und durch die versetzt angeordneten Anschlusselemente bildet sich automatisch eine Schlaufe für den Schutzleiter. Die Anschlusskontakte sind gross genug dimensioniert, um Adern mit Hülsen einfach zu unterklemmen. Hochwertige Schrauben sorgen für einen sicheren Kontakt. Dank einer universellen Kabeleinführung muss sich der Fachmann keine Gedanken über den Kabeldurchmesser machen. Eine feste Zugentlastung sorgt für eine sichere Handhabung. Der nahtlose Übergang zwischen Metall und Kunststoff sorgt bei den 34 | Elektrotechnik 9/16

teilisolierten Steckerstiften für ein einfaches ein- und ausstecken, auch bei älteren Steckdosen und solchen mit Kinderschutz. Grosser Stecker mit einfacher Handhabung 5-polige Steckkontakte, können wie die kleine Variante, schnell und zuverlässig montiert werden. Die Zugentlastung

ermöglicht die sichere Fixierung von Kabeln mit kleinen und grösseren Durchmessern. Das reduziert die Variantenvielfalt. Abzweigstecker auch für höhere Stromstärken Ergänzt wird das Kernsortiment mit Spezialitäten, wie die Abzweigstecker für T23-Steckkontakte. Somit kann beispielsweise ein Verbraucher und eine zusätzliche Beleuchtung an der gleichen Steckdose betrieben werden. Oder der Mehrfachstecker 2xT15. Damit ist kein Umstecken der Geräte

notwendig, ideal für Haushalt, Industrie und Handwerk. Praktischer Helfer für Industrie, Maschinenbau und Camping Geschätzt wird auch der Adapter Stecker CEE 16 blau auf Kupplung Typ 23. Klein und handlich ist er immer da-

bei und ermöglicht so die Stromabnahme an Maschinen, Apparaten und Stromverteilungen mit CEE-Steckvorrichtungen. Insbesondere Campingbegeisterte wissen den praktischen Helfer zu schätzen. Alle Steckkontakte tragen das Sicherheitszeichen S+. Weitere Informationen sind auf der Website www.warob.ch. ■ PWF Kunststofftechnik AG 4712 Laupersdorf Tel. 062 386 90 10 www.pwf-ag.ch

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Automation und Elektronik

Schalten ist nicht einfach Schalten

Schalten unter Last Schalter sind eine Baugruppe, die mittels zweier elektrisch leitender Materialien oder eines Halbleiterbauelements eine elektrisch leitende Verbindung herstellt oder trennt. Idealerweise arbeiten sie nach dem Allesoder-nichts-Prinzip; das heisst, eine Betätigung führt immer eindeutig zu einem Schaltzustand offen oder geschlossen. Im Schaltzustand offen wird die bei elektronischen Schaltern bewirkte «elektronische Trennung» unterschieden von einer mechatronischen «galvanischen Trennung», die eine Trennstrecke darstellt und damit bei hinreichender Dimensionierung Schutz vor gefährlicher elektrischer Spannung bieten kann. Marcel Schöb Betriebsmässiges Schalten Das betriebsmässige Schalten bezieht sich auf alle Schaltvorgänge unter normalen Betriebsbedingungen zum Einoder Ausschalten eines System- oder Anlagenteils oder eines einzelnen Geräte- oder Anlagenteils. Die für diese Funktion vorgesehenen Schaltgeräte müssen mindestens an folgenden Punkten der Anlage installiert sein: • an der Einspeisung jeder Anlage, • an den Endstromkreisen (ein Schaltgerät darf mehrere Lasten schalten) Die geschalteten Stromkreise müssen klar und eindeutig gekennzeichnet sein. Um die optimale Flexibilität und Kontinuität insbesondere dann zu gewährleisten, wenn das Schaltgerät auch die Schutzfunktion übernimmt (z. B. ein Leistungsschalter oder eine Lastschalter-Sicherungs-Kombination), ist vorzugsweise an jeder Verteilungsebene ein Schaltgerät zu errichten, d. h. an den Abgängen aller Verteiler und Unterverteiler. Der Schaltvorgang darf entweder manuell (mit der mechanischen Betätigungseinrichtung am Schaltgerät) oder elektrisch durchgeführt werden. Diese Schaltgeräte schalten unverzögert, d. h. ohne beabsichtigte Verzögerung. Schaltgeräte mit Schutzfunktion arbeiten vorrangig allpolig 1. Das Schaltgerät in der Einspeisung der Gesamtanlage sowie alle Schaltgeräte zur Netzumschaltung (zwischen zwei Netzen) müssen allpolig schalten. 1 Eine

Unterbrechung in jeder Phase und (wo zutreffend) eine Unterbrechung im Neutralleiter.

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Notfallmässiges Schalten Darunter verstehen sich «Einrichtung zum Ausschalten im Notfall» und «Einrichtung zum Stillsetzen im Notfall». Eine Not-Aus-Einrichtung dient zur Unterbrechung sicherheitskritischer Stromkreise, welche ein erhöhtes Gefährdungspotenzial (elektrischer Schlag, Brandgefahr) aufweisen. Eine Not-Halt-Einrichtung dient zum Stillsetzen gefährlicher Anlagenbewegungen. In beiden Fällen: • muss die Not-Schalteinrichtung oder deren Betätigungselement (vor-Ort oder fernbetätigt), wie z. B. ein roter Not-Halt-Pilzdrucktaster, klar erkennbar und von jeder Position aus zugänglich sein, an der die Gefahr entstehen oder erkannt werden kann, • muss ein einziger Vorgang zu einem vollständigen Ausschalten aller aktiven Leiter führen. • wenn eine Not-Schalteinrichtung hinter Glas zulässig ist, darf in unbe-

mannten Anlagen das Wiedereinschalten des Stromkreises nur mithilfe eines Schlüssels möglich sein, der nur befugtem Personal ausgehändigt werden darf. Es sollte beachtet werden, dass in einigen Fällen bei einem Not-Aus die Hilfsversorgung der Bremssystemstromkreise bis zum endgültigen Stillstand der Maschinen aufrechterhalten werden muss. Die Ausschalteinrichtung zur Verhinderung von unerwartetem Anlauf sieht wie folgt aus: Diese Betriebsfunktion ermöglicht das Ausschalten einer Anlage und verhindert dessen unbeabsichtigtes Wiederanlaufen, während eine mechanische Wartung an den betriebenen Maschinen durchgeführt wird. Das Ausschalten wird im Allgemeinen mit der Einrichtung für betriebsmässiges Schalten unter Verwendung einer geeigneten Sicherheitsverriegelung und eines Warn-

1 Lasttrennschalter.

(Bildquelle: ABB)

Schutz

Schaltgerät

Trenner oder Trennschalter Lastschalter

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Lasttrennschalter Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCCB) Schütz

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Fernschalter Sicherung Leistungsschalter Leistungsschalter mit Trennfunktion Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit eingebautem Überstromschutz (RCBO)

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Anlagenteil (allgemein)

Tabelle 1: Schaltgerätevergleich. [1] Wenn die Unterbrechung aller aktiven Leiter erfüllt ist. [2] Die Versorgung eines Bremssystems muss ggf. aufrechterhalten werden. [3] Bei Kombination mit einem thermischen Relais; diese Kombination wird im Allgemeinen als «Schütz mit thermischer Auslösung» bezeichnet. [4] In einigen Ländern ist ein Trennschalter mit sichtbaren Kontakten in der Einspeisung einer NS-Anlage, die direkt von einem Verteiltransformator gespeist wird, zwingend vorgeschrieben. [5] Bestimmte Schaltgeräte sind auch ohne entsprechende Kennzeichnung zum Trennen geeignet (z. B. RCCBs nach IEC 61008-1, Leitungsschutzschalter nach IEC 60898-1.

hinweises an der Betätigungseinrichtung durchgeführt. Wir wollen uns nun aber die Schaltung von grösseren Lasten etwas genauer anschauen. Die Wahl des richtigen Schaltgerätes entnehmen wir der Tabelle 1. Verwendung von NS-Lasttrennschaltern Der Schalter hat im Wesentlichen die Funktion eines Steuerorgans (mit zumeist manueller, manchmal auch mit elektrischer Auslösung als frei auslösender Schalter), das dazu in der Lage ist, einen normalen Arbeitsstromkreis zu unterbrechen und zu schliessen. Der Schalter benötigt keinen elektrischen Strom, um in seiner geöffneten bzw. geschlossenen Stellung zu verbleiben (zwei stabile Schaltstellungen). Unter sicherheitstechnischen Erwägungen kann der Schalter auch als Trenner eingesetzt werden. Der Schalter ist in jedem Fall mit einem Überlast- und Kurzschlussschutzschalter zu kombinieren.

Es wurden sechs Anwendungsbereiche identifiziert: • Kopplungs- und Trennschalter in einer Energieverteilung • Trennschalter in einer industriellen Schaltanlage mit SPS-Schränken • Trennschalter in einer modularen Schaltanlage • Trennschalter für Endverteilungen • Trennschalter für kleinere Energieverteilungsanlagen • SPS-Schalter. Trennereigenschaften von Leistungstrennern Mit einem Trennschalter lassen sich einzelne Stromkreise oder Geräte zu Wartungs- und Reparaturzwecken von der übrigen elektrischen Anlage abtrennen; somit ist die gebührende Arbeitssicherheit gewährleistet. Normalerweise müssen sämtliche Stromkreise einer elektrischen Anlage separat geschaltet werden können. In der Praxis wird dazu jeder elektrische Stromkreis mit einem eingangsseitigen Trennschalter ausge-

stattet. Manche Schalter gewährleisten sowohl die Schutz- als auch die Trennfunktion. Bei diesen Leistungstrennern muss das Symbol deutlich sichtbar an der Frontseite angebracht sein. In den Installationsnormen sind die Anforderungen an einen Trennschalter festgelegt. Demnach muss ein Trennschalter: • allpolig trennen können, d. h. die aktiven Leiter und der Neutralleiter (ausgenommen der PEN-Leiter, der niemals geschaltet werden darf) müssen gleichzeitig getrennt werden, • in der Schaltstellung «Offen» verriegelbar sein, sodass kein unkontrolliertes Wiedereinschalten erfolgen kann; bei industriell genutzten Geräten ist dies zwingend vorgeschrieben, • einer Norm entsprechen, die seine Eignung für die Trennfunktion gewährleistet, • eine bestimmte Überspannungsfestigkeit aufweisen. Wenn die Trennfunktion allerdings durch Einhaltung eines bestimmten Fertigungsstandards wie z. B. IEC609471/3 für industrielle Leistungstrenner explizit gegeben ist, so gilt das Gerät, das die Anforderungen dieser Norm erfüllt, als mit den Installationsnormen im vollen Umfang übereinstimmend. Der Fertigungsstandard der Lieferanten gewährleistet die Verwendbarkeit des Schalters als Trenner. Normen In der Norm sind festgelegt: • die Anzahl an Schaltspielen (maximal 120 pro Stunde) • die mechanische und elektrische Festigkeit • das Aus- und Einschaltvermögen: normal oder ereignisbezogen (z. B. Schliessen im Kurzschlussfall) • die Verwendungskategorien. Die IEC-Normen 60947-3 und IEC 60669-1 legen somit die nachfolgend aufgeführten, wesentlichen Werte fest. Gebrauchskategorie In den Normen werden die in Tabelle 2 genannten Gebrauchskategorien in Abhängigkeit vom Bemessungsbetriebsstrom und von der mechanischen Widerstandsfähigkeit A oder B spezifiziert. Beispiel: Ein Schalter mit einem Bemessungsbetriebsstrom von 125 A aus der Kategorie AC23 muss folgende Anforderungen erfüllen: • Einschaltvermögen von 10 In (1250 A), bei einem cos von 0,35 Elektrotechnik 9/16 | 37

Automation und Elektronik

Schalten und Steuern

Automation und Elektronik

• Ausschaltvermögen 8 In (1000 A), bei einem cos von 0,35. Weitere Kenndaten sind: • Kurzschlussstromfestigkeit von 12 In - 1 s, entsprechend einer Überlastfestigkeit von Icw = 1500 Aeff für die Dauer von 1 s • Icm (A Spitze) Kurzschlusseinschaltvermögen, entsprechend der elektrodynamischen Lasten. Auswahlkriterien Bemessungsspannung, Bemessungsfre-

hang mit betriebs- und installationsseitigen Einschränkungen. Dazu gehören: Erdungsschutz, elektrische Betätigung, dezentrales Öffnen (NotAus-Funktion), Einschubtechnik. Aus entsprechenden Tabellen des jeweiligen Herstellers kann der NS-Schalter bedarfsgerecht ausgewählt werden. Durch Kombination dieser Angaben kann die zu verwendende Schalterbaureihe exakt bestimmt werden. Da das Ausschaltvermögen und die Kurzschlussfestigkeit eines Schalters

Tabelle 2: Gebrauchskategorien Gerbrauchskategorie

Charakteristische Anwendungsbeispiele

Schaltvorgänge häufig AC-21A

Schaltvorgänge weniger häufig AC-21B

AC-22A

AC-22B

AC-23A

AC-23B

quenz und Bemessungsstrom werden wie bei einem normalen Leistungsschalter ermittelt: • Bemessungsspannung = Bemessungsspannung des Netzes • Frequenz = Netzfrequenz • Bemessungsstrom = Nennstrom, dessen Wert unmittelbar über dem abgangsseitigen Laststrom liegt. Die Festlegung des Bemessungsstroms erfolgt für eine gegebene Umgebungstemperatur; möglicherweise ist ein Reduzierungsfaktor anzusetzen. Legen die Art und Merkmale der Hauptfunktionen des Schalters fest. Es wird zwischen drei Funktionsniveaus differenziert: • Grundfunktionen: praktisch für alle Schalterausführungen identisch: Trennen, Schützen, Melden. • Funktionen mit Zusatzmerkmalen: unmittelbare Umsetzung der anwenderseitigen Anforderungen und der örtlichen Gegebenheiten am Installationsort des Schalters. Dazu gehören: Leistung von industriellen Schaltern, Not-Aus-Funktionalität, Kurzschlussfestigkeit (Ik), Verriegelungsart, Betätigungsart, Gebrauchskategorie, und Montagesystem. • Sonderfunktionen: Im Zusammen38 | Elektrotechnik 9/16

ohmsche Lasten einschliesslich mässiger Überlast (cos = 0,95) Kombination aus ohmschen und induktiven Lasten, einschliesslich mässiger Überlast (cos = 0,65) Käfigläufermotoren oder hohe induktive Lasten (cos = 0,45 oder 0,35)

begrenzt sind, ist er einspeiseseitig durch ein Kurzschlussschutzgerät zu schützen. Auch hier gibt es von den jeweiligen Herstellern entsprechende Tabellen oder Software-Hilfen. In diesen sind das entsprechende Schutzorgan (Leistungsschalter oder Sicherung) aufgeführt, das im Falle eines abgangsseitigen Kurzschlusses die richtige Koordination der Schalter gewährleistet. Leistungsschalter Industrielle Leistungsschalter müssen den Normen IEC 60947-1 und IEC 60947-2 entsprechen. Leitungsschutzschalter für Hausinstallation oder ähnliche Zwecke müssen der Norm IEC 60898-1 entsprechen. Abbildung 2 stellt schematisch die wichtigsten Komponenten eines NSLeistungsschalters und dessen vier wesentlichen Funktionen dar. • Die Schaltkomponenten, einschliesslich der festen und beweglichen Kontakte und der Lichtbogenlöschkammer. • Der Verriegelungsmechanismus, der vom Auslösesystem entriegelt wird,

Die wichtigsten Komponenten eines Leistungsschalters.

(Bildquelle: Schneider-Electric)

Automation und Elektronik

wenn ungewöhnliche Stromwerte erfasst werden. Dieser Mechanismus ist auch mit der Betätigungseinrichtung des Schalters verbunden. • Ein Antrieb für den Auslösemechanismus: entweder ein thermomagnetisches System, in dem ein thermisch reagierender Bimetallstreifen eine Überlast erfasst, während ein elektromagnetischer Auslösestift bei den unter Kurzschlussbedingungen erreichten Stromwerten auslöst, oder durch Stromwandler betriebenes elektronisches Relais mit je einem Stromwandler in jeder Phase. Platzeinsparung für die verschiedenen Anschlussklemmentypen der Einspeiseleiter. Bei Leistungsschaltern für Hausinstallation und ähnliche Zwecke (sogenannte Leitungsschutzschalter) gewährleisten die grundlegenden Funktionen, wie Trennen oder Überstromschutz.

Industrielle leistungsstarke Leistungsschalter für grosse Bemessungsströme nach IEC 60947-2 verfügen über zahlreiche integrierte kommunikationsfähige Zusatzfunktionen welche auf eine übergeordnete Steuerung aufgeschaltet werden können. Zusätzlich zu den Schutzfunktionen bietet das Überstromauslösesystem optimierte Funktionen, wie z. B. Mess- (einschliesslich Leistung), Diagnose-, Kommunikations-, Steuerungs-, Überwachungs- und Wartungsfunktionen. Kennzeichnende Merkmale eines Leistungsschalters Die grundlegenden technischen Daten eines Leistungsschalters sind: • die Bemessungsbetriebsspannung Ue, • die Bemessungsisolationsspannung Ui, • die Bemessungsstossspannungsfestigkeit Uimp, • der Bemessungsstrom In, • das Bemessungsgrenzkurzschlussausschaltvermögen Icu, • die Einstellströme für den Schutz bei Überlast Ir oder Kurzschluss Im (Isd), • das Bemessungskurzschlussausschaltvermögen Icn, • das Bemessungskurzschlusseinschaltvermögen Icm, • die Bemessungskurzzeitstromfestigkeit Icw, • das Bemessungsbetriebskurzschlussausschaltvermögen Ics.

Bemessungsbetriebsspannung (Ue) ist die Span3 Leistungsschalter. (Bildquelle: ABB) nung, für die der Leistungsschalter unter normalen (fehlerfreien) BeEinige Ausführungen (je nach Herstel- dingungen ausgelegt ist. Dem Leisler) können durch Hinzufügen eines tungsschalter werden auch andere modularen Blocks zur Erfassung von Spannungswerte für Fehlerbedingunsehr niedrigen Fehlerströmen (30 mA) gen zugewiesen. durch Leistungsschalterauslösung erDer Bemessungsstrom (In) ist der maweitert werden, während bei anderen ximale Stromwert, den ein LeistungsAusführungen dieser Fehlerstromschutz schalter mit einem Überstromauslösebereits integriert ist. relais bei einer herstellerseitig festNeben den oben aufgeführten Funktio- gelegten Umgebungstemperatur führen nen kann der Funktionsumfang der kann, ohne dass die festgelegten TemGrundausführung eines Leistungsschal- peraturgrenzwerte der stromführenden ters durch Hinzufügen von Zusatzmo- Teile überschritten werden. Dazu ein dulen erweitert werden, z. B. Fernsteue- Beispiel: Ein Leistungsschalter mit rung und -anzeige (Ein-Aus-Ausgelöst). einem Bemessungsstrom von In = 125 A 40 | Elektrotechnik 9/16

bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C wird mit einem entsprechend dimensionierten Überstromauslöserelais (eingestellt auf 125 A) ausgerüstet. Der gleiche Leistungsschalter kann auch bei höheren Umgebungstemperaturen verwendet werden, wenn dessen Bemessungsstrom entsprechend reduziert wird. Somit würde der Leistungsschalter entsprechend dem festgelegten Temperaturwert in einer Umgebungstemperatur von 50 °C nur 117 A führen können, bei 60 °C nur 109 A. Die «Lastminderung» eines Leistungsschalters wird somit durch die Reduzierung des Auslösestromes des Überlastrelais erreicht. Der Leistungsschalter ist entsprechend zu kennzeichnen. Die Verwendung eines elektronischen Auslösesystems, das für hohe Temperaturen entwickelt wurde, ermöglicht bei Umgebungstemperaturen von 60 °C (oder sogar 70 °C) einen Leistungsschalterbetrieb (bei reduziertem Bemessungsstrom, wie beschrieben). Einem Leistungsschalter, der mit Überstromauslösesystemen mit verschiedenen Einstellstrombereichen kombiniert werden kann, wird ein Bemessungsstrom zugewiesen, der dem höchstmöglichen Einstellwert entspricht. Beispiel: Ein Leistungsschalter NSX630N von Schneider-Electric kann mit 5 elektronischen Auslösesystemen von 150 A bis 630 A ausgerüstet werden. Der Bemessungsstrom des Leistungsschalters beträgt 630 A. Einstellstrom Abgesehen von kleinen Leistungsschaltern, die sehr einfach ausgetauscht werden können, sind industrielle Leistungsschalter mit abnehmbaren, d. h. austauschbaren Überstrom-Auslösesystemen ausgerüstet. Um einen Leistungsschalter an die Anforderungen des von ihm gesteuerten Stromkreises anzupassen und um die Verlegung überdimensionierter Kabel zu vermeiden, sind die Auslösesysteme im Allgemeinen einstellbar. Der Einstellstrom Ir ist der Stromwert, mit dem der Schalter dauerhaft ohne Auslösung betrieben werden kann. Bei einer Belastung oberhalb des Einstellwertes löst der Schalter gemäss den Bedingungen der IEC 60947-2 aus. Dieser Wert muss höher sein als der maximale Betriebsstrom des Stromkreises IB, aber geringer als der maximal zulässige Strom im Stromkreis Iz. Überstromauslöserelais sind im Allgemeinen von 0,7 bis 1,0 x In einstellbar; bei elektronischen Geräten ist der

Das Kurzschlussstromausschaltvermögen eines NS-Leistungsschalters bezieht sich annähernd auf den cos des Stromes in der Fehlerstromschleife. Die Standardwerte für diesen Zusammen-

Beispiel eines Leistungsschalters NSX630N mit Auslösesystem Micrologic 2.3-400, eingestellt auf 0,9.

stellt auf 0,9, weist folgenden Auslösestrom auf: Ir = 400 × 0,9 = 360 A Kurzschlussschutzeinrichtungen Im (unverzögert oder kurzzeitverzögert) sollen den Leistungsschalter bei Auftreten von hohen Fehlerströmen schnell und sicher auslösen. Ihr Auslöse-Ansprechwert Im ist: • entweder durch Normen für Leitungsschutzschalter für Hausinstallation oder ähnliche Zwecke • oder durch den Hersteller für industrielle Leistungsschalter gemäss den entsprechenden Normen festgelegt. Für industrielle Leistungsschalter sind unterschiedliche Auslösesysteme erhältlich, wodurch der Anwender die Leistung der Schutzfunktionen des Leistungsschalters an die speziellen Anforderungen eines Verbrauchers anpassen kann. Ein Leistungsschalter ist zum Trennen eines Stromkreises geeignet, wenn er alle in der betreffenden Norm beschriebenen Bedingungen für einen Trennschalter (bei dessen Bemessungsspannung) erfüllt. In diesem Fall wird er als Leistungsschalter mit Trennfunktion bezeichnet und wird frontseitig mit folgendem Symbol gekennzeichnet:

Leistungsschalter mit Trennfunktion.

hang sind in einigen Normen angegeben. Das Bemessungsgrenzkurzschlussausschaltvermögen eines Leistungsschalters entspricht dem höchsten (prospektiven) Stromwert, den der Leistungsschalter ohne Beschädigung ausschalten kann. Der in den Normen angegebene Stromwert ist der Effektivwert der Wechselstromkomponente des Fehlerstromes, d. h. die Gleichstromkomponente des Momentanstromes (die im schlimmsten Fall eines Kurzschlusses immer vorhanden ist) wird zur Berechnung des Standardwertes vernachlässigt. Dieser Bemessungswert (Icu) für industrielle Leistungsschalter und (Icn) für Leitungsschutzschalter für die Hausinstallation wird normalerweise in kAeff angegeben. Icu (Bemessungsgrenzkurzschlussausschaltvermögen) und Ics (Bemessungsbetriebskurzschlussausschaltvermögen) sind in IEC 60947-2 definiert. Prüfungen zum Nachweis des Bemessungskurzschlussausschaltvermögens von Leistungsschaltern sind durch Normen festgelegt und beinhalten: In der Praxis haben alle Netze mit Kurzschlussfehlerströmen (mehr oder weniger grosse) nacheilende Leistungsfaktoren und die Normen basieren auf Werten, die üblicherweise als repräsentative Werte der meisten Netze gelten. Im Allgemeinen gilt: je höher der Fehlerstrom (bei einer gegebenen Spannung), desto niedriger der Leistungsfaktor der Fehlerstromschleife, z. B. in

der Nähe von Generatoren oder grossen Transformatoren. Wahl eines Leistungsschalters Die Wahl einer Leistungsschalterbaureihe wird bestimmt durch: die elektrischen Kenndaten der Anlage, die Umgebung, die Verbraucher und die Notwendigkeit einer Fernsteuerung, zusammen mit dem Typ des vorgesehenen Fernwirksystems. Die Wahl eines Leistungsschalters hängt ab von: • den elektrischen Kenndaten der Anlage, für die der Leistungsschalter vorgesehen ist, • den Umgebungsbedingungen: Umgebungstemperatur in einem Gehäuse oder Schaltschrank, klimatische Bedingungen usw., • dem erforderlichen Kurzschlussstromausschalt- und -einschaltvermögen, • den Betriebsspezifikationen: selektive Auslösung, Kaskade/Backup-Schutz, Notwendigkeit (oder nicht) einer Fernsteuerung und -anzeige und der entsprechenden Hilfsschalter, Hilfsauslösespulen, Anschluss, • den Anlagenvorschriften (Arbeitssicherheit), • den Verbraucherkenndaten, z. B. von Motoren, Beleuchtung, NS/NSTransformatoren Der Bemessungsstrom eines Leistungsschalters wird für den Betrieb bei einer gegebenen Umgebungstemperatur festgelegt, im Allgemeinen: • 30 °C für Leitungsschutzschalter für die Hausinstallation • 40 °C für Leistungsschalter Die Leistung dieser Leitungsschutzschalter/Leistungsschalter bei anderen Umgebungstemperaturen hängt hauptsächlich von der Technik ihrer Auslösesysteme ab. Leistungsschalter mit einem temperaturabhängigen thermischen Auslösesystem haben einen von der Umgebungstemperatur abhängigen Auslösestromwert. Der Auslösestrom von Leistungsschaltern mit Überstromauslösern hängt von der Umgebungstemperatur ab. Für Leitungsschutzschalter, die in einem Gehäuse oder in einem (stark) beheizten Raum (Heizungskeller usw.) untergebracht sind, sinkt der Auslösestrom bei Überlast. Übersteigt die Umgebungstemperatur die Referenztemperatur des Leitungsschutzschalters, so spricht man von einer «Nennstromreduktion» des Leitungsschutzschalters. Aus diesem Grund liefern die HerstelElektrotechnik 9/16 | 41

Automation und Elektronik

Einstellbereich grösser: typische Werte sind 0,4 bis 1 x In. Beispiel: Ein Leistungsschalter NSX630N mit einem Überstromauslösesystem Micrologic 2.3 (400 A), einge-

Automation und Elektronik

ler dieser Geräte Tabellen mit den jeweiligen Bemessungsströmen bei abweichender Umgebungstemperatur. Werden modular anreihbare Leitungsschutzschalter gemeinsam in einem kleinen Metallgehäuse untergebracht, sind aufgrund der Erwärmung durch die Lastströme die zulässigen Bemessungsströme weiter um den Faktor 0,8 zu vermindern. Es gibt allerdings auch temperaturunabhängige thermomagnetische Auslösesysteme. Diese Auslösesysteme enthalten einen temperaturunabhängigen Bimetall-Streifen, der die Einstellung des Überlastschutzes Ir innerhalb eines

5 Auslösekennlinie eines Leistungsschalters mit thermomagnetischer Schutzauslösung.

festgelegten Bereichs, unabhängig von der Umgebungstemperatur, ermöglicht. Zum Beispiel: • In einigen Ländern wird in NS-Verteilungen standardmässig ein TT-Erdungssystem vorgesehen. Für Anlagen, die direkt am Netz des Netzbetreibers angeschlossen sind (Haushalt und ähnliche Anwendungen), werden selektive Hauptleitungsschutzschalter eingesetzt. Dieser Hauptleitungsschutzschalter schützt gegen Gefahr und löst bei Überlast aus, d. h. in dem Fall, wenn der Verbraucher den im Liefervertrag mit dem Netzbetreiber festgelegten Stromwert überschreitet. Der Leitungsschutzschalter ( 60 A) arbeitet temperaturunabhängig innerhalb eines Temperaturbereiches von –5 °C ... + 40 °C. • NS-Leistungsschalter mit Bemessungsströmen 630 A sind häufig mit temperaturunabhängigen Aus42 | Elektrotechnik 9/16

lösesystemen für diesen Bereich (–5 °C … + 40 °C) ausgerüstet. Elektronische Auslösesysteme sind gegenüber Temperaturschwankungen unempfindlich. Ein wichtiger Vorteil elektronischer Auslösesysteme ist deren stabile Leistung unter schwankenden Temperaturbedingungen. Dennoch ergeben sich oft durch das Schaltgerät selbst betriebliche Grenzen unter höheren Temperaturen, sodass die Hersteller im Allgemeinen ein Diagramm mit den maximal zulässigen Auslösestromwerten, bezogen auf die Umgebungstemperatur zur Verfügung stellen. Der Einbau eines NS-Leistungsschalters setzt voraus, dass sein Kurzschlussausschaltvermögen (oder das des Leistungsschalters zusammen mit einem kombinierten Gerät) gleich oder höher ist, als der berechnete prospektive Kurzschlussstrom an seinem Einbauort. Der Einsatz eines Leistungsschalters in einer NS-Anlage muss eine der beiden folgenden Bedingungen erfüllen: • Entweder hat der Schalter ein Bemessungsgrenzkurzschlussausschaltvermögen Icu (oder Icn), das gleich oder grösser ist als der prospektive Kurzschlussstrom, der für seinen Einbauort in der elektrischen Anlage berechnet wurde, • andernfalls wird der Schalter mit einem anderen, ihm vorgeschalteten Gerät kombiniert, welches über das erforderliche Kurzschlussausschaltvermögen verfügt.

Im zweiten Fall müssen die Kenndaten der zwei Geräte so aufeinander abgestimmt sein, dass die zulässige Durchlassenergie des vorgeschalteten Gerätes die Energiemenge nicht überschreiten darf, die die nachgeschalteten Schaltgeräte und alle dazugehörigen Betriebsmittel der Installation (Kabel, Leitungen und andere Komponenten) ohne Beschädigung aufnehmen können. Diese Technik wird erfolgreich eingesetzt in: • Kombinationen von Sicherungen mit Leistungsschaltern, • Kombinationen von strombegrenzenden Leistungsschaltern mit Standard-Leistungsschaltern. Diese technische Lösung wird als «Kaskadenschaltung» bezeichnet. Fazit Schalten ist nicht gleich Schalten und der Auswahl der Schaltgeräte ist grösste Beachtung zu schenken. Insbesondere wenn diese hintereinander geschaltet sind. Selektivität und Kurzschlussstrom sind dabei nur zwei der grossen Themen. Die Hersteller und Lieferanten unterstützen die Leute vor Ort gerne und stehen mit entsprechenden Hilfsmitteln wie Tabellen und Softwarepaketen zur Seite. Nutzen sie diese Instrumente für richtig dimensionierte Anlagen. ■

6 Auslösekennlinie eines NS-Leistungsschalters mit elektronischer Schutzauslösung.

Themenschwerpunkte Elektrotechnik 9/16 | 43

Automation und Elektronik

Das schlummernde Potenzial der Thermoelektrik

Aus Abwärme Strom erzeugen Die Thermoelektrik – die direkte Gewinnung von Strom aus Wärme – wird bislang erst für Nischenanwendungen eingesetzt. Eine Studie im Auftrag des Bundesamts für Energie hat nun das Potenzial dieser Form der Energieumwandlung neu abgeschätzt. Das Potenzial im Bereich der industriellen Abwärme wäre zwar gross, die Nutzung für die produzierende Industrie aktuell aber unwirtschaftlich. Erfolgversprechend sind die Aussichten bei Kehrichtverbrennungsanlagen, im Gebäudebereich und bei Off-Grid-Anwendungen beispielsweise in Fahrzeugen. Benedikt Vogel * Bei Vorhandensein von zwei Temperaturniveaus lässt sich eine elektrische Spannung erzeugen. Der deutsche Physiker Thomas Johann Seebeck hat den «thermoelektrischen» Effekt vor bald 200 Jahren erstmals beschrieben. Die Nutzung einer Temperaturdifferenz zur Gewinnung von Elektrizität erscheint auf Anhieb attraktiv. Ingenieure und Tüftler haben denn auch immer wieder versucht, den «Seebeck-Effekt» zur Stromproduktion zu nutzen. Trotz langjähriger Bemühungen werden bei dieser Energieumwandlung heute erst Wirkungsgrade von 2 bis 7 % erreicht, abhängig von der Temperaturdifferenz und vom genutzten Temperaturbereich, dem verwendeten Material und der Systemintegration. So sind es denn bisher eher Nischenanwendungen, in denen die Thermoelektrik zur

Autor * Dr. Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE). Weitere Auskünfte zum Projekt erteilt Roland Brüniger, Leiter des BFE-Forschungsprogramms Elektrizitätstechnologien, roland.brueniger@r-brueniger-ag.ch.

www.bks.ch 44 | Elektrotechnik 9/16

Thermoelektrik baut auch ein amerikanischer Hersteller von Containern für mobile Abwärmenutzung. Mit diesen Containern kann beispielsweise die Abwärme bei entlegenen Bohrungen für dezentrale Stromproduktion genutzt werden. In der Schweiz entwickelt das ETH-Spin-off GreenTEG (Zürich) thermoelektrische Minigeneratoren, mit deren Strom sich Heizungsventile im Rahmen von Building-Management-Systemen energieautark regeln lassen1. Anwendungen sind

Corsin Battaglia, Empa, untersucht thermoelektrische Anwendungen beispielsweise zur Stromgewinnung aus Autoabgasen. Im Bild zeigt Battaglia einen kommerziell angebotenen thermoelektrischen Generator auf der Basis von Bismuttellurid. (Foto: B. Vogel)

Anwendung kommt. Dazu gehört zum Beispiel die Raumfahrt: Operieren Raumsonden zu weit von der Sonne entfernt, ist photovoltaische Stromerzeugung nicht mehr möglich. Der Strom für den Betrieb der Sonde wird dann aus der Temperaturdifferenz von Zerfallswärme von Plutonium 238 und der Umgebungstemperatur (4 Kelvin) thermoelektrisch erzeugt. Auf

www.rdm.com

auch für den umgekehrten Effekt bekannt, also für die direkte Umwandlung von Strom in Kälte über den Peltier-Effekt: So wird Strom zur Kühlung von Infrarotkameras genutzt oder in Spezialkühlschränken verwendet. Effizientere Alternativtechnologien Naheliegend ist die Idee, die thermoelektrische Stromerzeugung zur Abwär-

Dieser bereits früher an der Empa entwickelte Prototyp ermöglicht die Gewinnung von Strom aus Abgasen eines Autos. (Foto: B. Vogel)

menutzung aus industriellen Kühlmedien einzusetzen. Denn in zahlreichen industriellen Prozessen fällt Abwärme an, die heute ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird. Eine Studie im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE) hatte 2014 in den Industriesektoren Chemie, Metall, Papier und Nahrungsmittel ein erhebliches Potenzial für thermoelektrische Abwärmenutzung geortet. Dieses bisher ungenutzte Potenzial ist mit ein Grund, warum an der Thermoelektrik geforscht wird – in der Schweiz, aber auch weltweit. Eine neue BFE-Studie aus dem Jahr 2016 hat nun abgeschätzt, welcher Teil dieses Potenzials für die thermoelektrische Verstromung tatsächlich sinnvoll genutzt werden könnte. Beteiligt an der Studie waren die Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa, die Fachhochschule Nordwestschweiz und das Engineering-Unternehmen W. Neumann Consult AG (Windisch). Die Autoren der Untersuchung gelangen zum nüchternen Schluss, dass der grösste Teil des Potenzials aus industrieller Abwärme für die Thermoelektrik nicht in Frage kommt. Abwärme lässt sich nämlich mittels Wärmeverschiebung innerhalb eines Industriebetriebes oder als Fernwärme viel effizienter nutzen. Effizienter als Thermoelektrik ist auch die Verstromung mit klassischen Wasser-/Dampfkreisläufen (Temperaturbereich 250 bis 650 °C) oder mit Niedertemperatur-Kreisläufen (Temperaturbereich 80 bis 350 °C). Zu letzteren gehören Organic Rankine Cycle (ORC), bei denen organische

1 (siehe

Fachartikel «Der Thermostat wird energieautark» unter: www.bfe.admin.ch/CT/strom) siehe Extra 7/2014 Seite 40 und Extra 7/2012 Seite 140 3 siehe Artikel «Strom aus handwarmem Wasser» unter www.bfe.admin.ch/CT/strom) 2 ORC-Lösungen

Einsatzgebiet KVA Eine prinzipielle Chance hat die Thermoelektrik erst bei Temperaturen des Kühlwassers von weniger als 65 °C, weil hier Kreisprozesse nicht mehr effizient arbeiten. Doch auch bei dieser Nutzung ist die Wirtschaftlichkeit nicht gegeben, da die akzeptierten Amortisationszeiten

Wie Wärme direkt zu Strom wird

Die Photovoltaik hat sich in den letzten fünf Jahrzehnten von einer Technologie für den Weltraum zu einem Stromerzeugungsverfahren mit breiter Anwendung gewandelt. Dieser Siegeszug ist die Vorlage, die die Promotoren der thermo-

Ein für thermoelektrische Anwendungen geeignetes Material verfügt über eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit: «Das ist eine paradoxe Anforderung an ein Material, weil Wärme wie Elektrizität durch

Die Grafik zeigt die Wirkungsgrade (in Abhängigkeit der genutzten Temperaturdifferenz) für verschiedene Materialien, die sich zur Herstellung thermoelektrischer Generatoren nutzen lassen. (Grafik: Empa) elektrischen Umwandlung von Wärme in Strom gerne kopieren möchten. Die Thermoelektrik basiert wie die Photovoltaik auf Halbleitern. Bei einer thermoelektrischen Anwendung herrscht auf der einen Seite des Halbleiters eine höhere, auf der anderen Seite eine niedrigere Temperatur. Auf der heissen Seite bewegen sich die Ladungsträger unter dem Einfluss der höheren Temperatur schneller. Das führt zu einem Ladungsdefizit auf der heissen Seite und einem Ladungsträgerüberschuss auf der kalten Seite, was wiederum eine elektrische Spannung generiert, die man nutzen kann. Für die thermoelektrische Energieumwandlung hat – wie auch bei der Photovoltaik – die Wahl und das Design des Materials einen entscheidenden Einfluss. Entsprechend wichtig sind die Erkenntnisse aus der Materialforschung, wie sie beispielsweise an der Empa in Dübendorf betrieben wird.

Elektronen weitergegeben werden», sagt Empa-Forscher Corsin Battaglia. «Klassische elektrische Leiter wie Kupfer sind gleichzeitig auch gute Wärmeleiter, und klassische Isolatoren wie Glas schirmen auch Wärme ab. Dieses Paradox müssen wir in der thermoelektrischen Materialforschung brechen.» Abhängig vom verwendeten thermoelektrischen Material lassen sich unterschiedliche maximale Wirkungsgrade bei der direkten Umwandlung von Wärme in Strom erzeugen. Die Wirkungsgrade sind abhängig von den Materialeigenschaften und der gegebenen Temperaturdifferenz (vgl. Grafik). Bei Anwendungen in der Raumfahrt haben thermoelektrische Generatoren bewiesen, dass sie über Jahrzehnte einwandfrei funktionieren können. Ohne bewegliche Teile lässt sich Strom nicht nur auf thermoelektrischem Weg gewinnen, sondern beispielsweise auch auf magnetokalorischem Weg3.

Elektrotechnik 9/16 | 45

Automation und Elektronik

Flüssigkeiten eingesetzt werden, die bei vergleichsweise tiefen Temperaturen verdampfen. ORC-Prozesse haben einen hohen Wirkungsgrad nahe am theoretisch erreichbaren Maximum (CarnotLimit)2.

Automation und Elektronik

nen (das entspricht der Leistung von zwei bis drei grossen Windkraftanlagen).

Schematische Darstellung eines thermoelektrischen Generators: Auf der heissen Seite bewegen sich die positiven und negativen Ladungsträger (Löcher, Elektronen) unter dem Einfluss der höheren Temperatur schneller. Im p-dotierten Halbleiter bewegen sich die positiven Ladungsträger von der warmen zur kalten Seite, im n-dotierten Halbleiter negative Ladungen. Beide akkumulieren sich auf der kalten Seite, was die Spannung und damit einen Stromfluss erzeugt. (Bild: Empa)

in der Industrie lediglich drei bis fünf Jahre betragen und diese Werte momentan mit thermoelektrischen Anwendungen nicht erzielt werden können. Rentabel bei industriellen Kühlwässern wäre die Thermoelektrik zur industriellen Abwärmenutzung erst bei einem Strompreis von 50 Euro-Cent/kWh (entspricht rund 55 Rp./kWh); das wäre ein Vielfaches der aktuellen Marktpreise. Die Thermoelektrik hätte somit einen schweren Stand, selbst wenn sich der Strompreis aus seinem aktuellen Tief erholen sollte. Co-Autor Thomas Helbling, Professor für Marketing an der Hochschule für Wirtschaft der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), sagt es in aller Klarheit: «Für On-gridAnwendungen ist die Thermoelektrik bei der Abwärme aus industriellen Kühlwässern bis auf weiteres keine wirtschaftliche Lösung.» Anders ist die Situation bei Kehrichtverbrennungsanlagen (KVA). Für diese Anlagen gelten lange Abschreibungszeiten von bis zu 20 Jahren, ausserdem wird die Verstromung aus KVAs öffentlich gefördert (mittels kostendeckender Einspeisevergütung). Die thermoelektrische Umwandlung eines Teils der Abwärme aus den Kondensationsprozessen von KVAs erscheint daher interessant, halten die Studienautoren fest. Nach ihrer Berechnung liesse sich auf diesem Weg in den 28 Schweizer KVAs zusammen eine elektrische Leistung von 10 MW gewin46 | Elektrotechnik 9/16

Potenzial im Gebäudebereich Aus den geschilderten Überlegungen folgt: Die Chancen der Thermoelektrik liegen bei Niedertemperatur-Abwärme von unter 65 °C in Anwendungsgebieten, die nicht den restriktiven wirtschaftlichen Bedingungen kurzer Amortisationszeiten unterstehen. Chancen für die Thermoelektrik sehen die Autoren denn auch im Gebäudebereich, wo Abschreibungszeiten von 25 Jahren akzeptiert werden bzw. gängig sind. «Im Gebäudebereich wird immer mehr gekühlt. Alle Kühlprozesse, die Wärme von 50 °C bis 60 °C an die Umgebung abge-

elektrisch nutzen können, ergibt das rund um die Uhr eine Leistung von 250 Watt bzw. einen Jahresertrag von 2190 kWh. Das entspricht fast dem Strombedarf eines kleinen Haushalts», sagt Neumann, «wir möchten mit diesem Projekt Erfahrungen sammeln und dann weitere Projekte angehen.» Interessante Off-grid-Anwendungen Den zweiten Einsatzbereich für die Thermoelektrik neben dem Gebäudebereich orteten die Autoren bei Offgrid-Anwendungen. Hier muss die Technologie – auch wenn der Preisdruck hoch bleibt – nicht mit dem Preis des Netzstroms konkurrenzieren. Neben den Anwendungen auf Schiffen und in

Bild eines an der Empa entwickelten thermoelektrischen Moduls, das bei einer Temperaturdifferenz von 800 °C eine Leistungsdichte von bis zu 640 mW/ cm2 erzielt. (Foto: Empa)

ben, sind für die Nutzung durch Thermoelektrik interessant», sagt Co-Autor Wolfgang Neumann, Geschäftsführer des gleichnamigen Engineering-Unternehmens. Neumann und die Co-Autoren der BFE-Studie denken in erster Linie an Kühlhäuser, grosse Bürogebäude mit Klimaanlage und an Serverräume, die ebenfalls Abwärme in erheblichem Umfang produzieren. Am Beispiel eines Migros-Kühlhauses in Neuendorf (SO) zeigen die Autoren, dass sich durch thermoelektrische Nutzung der 65-grädigen Abluft aus der Kühlmaschine jährlich 875 MWh Strom gewinnen liessen, was dem Strombedarf von 290 Vier-Personen-Haushalten entspricht. Neumann hat im Rahmen seiner Tätigkeit als Energieberater ein Projekt mit Serverkühlung in Kloten durchgerechnet. Es handelt sich dabei um eine Immobilie mit Wohnungen, Geschäftsräumen und einem Serverraum von 20 m2 Fläche mit rund 50 Servern. «Wenn wir von den 10 kW Abwärme 2,5 % thermo-

Flugzeugen ist vor allem die Anwendung in der Automobilindustrie interessant. «Automobilhersteller stehen unter hohem Druck, die Energieeffizienz von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren zu verbessern, um die immer strengeren CO2-Grenzwerte einzuhalten», sagt Dr. Corsin Battaglia, der sich früher mit photovoltaischer Stromerzeugung befasst hat und heute die Empa-Abteilung «Materialien für Energieumwandlung» leitet. «Rund zwei Drittel der im Treibstoff enthaltenen Energie entweicht als Wärme, die Hälfte davon durch den Auspuff», sagt Battaglia, «einen Teil dieser Energie kann die Thermoelektrik zurückgewinnen.» Das scheint auch sinnvoll, da Autos on board einen wachsenden Stromverbrauch haben. Verschiedene Autokonzerne arbeiten an Lösungen. Der schwedische Lkw-Hersteller Scania hat kürzlich einen TestLastwagen mit einem thermoelektrischen Energierückgewinnungssystem auf die Strasse geschickt.

Automation und Elektronik

Battaglia sitzt in seinem Büro an der Empa in Dübendorf und zeigt dem Besucher ein kommerziell erhältliches thermoelektrisches Modul. Es arbeitet auf der Basis von Bismuttellurid (Bi2Te3), heute das Standardmaterial für thermoelektrische Anwendungen. Bismuttellurid ist für die Anwendung in Autos nicht geeignet, weil das Material nur für Temperaturen von maximal 200 °C ausgelegt ist und bei höheren Temperaturen, wie sie im Auspuff anzutreffen sind, schmilzt. Bleitellurid (PbTe) wäre ein technisch geeignetes Material, allerdings darf Blei wegen seiner Giftigkeit in elektrischen Komponenten nicht mehr eingesetzt werden. Um Anwendungen bei Temperaturen von 250 bis 700 °C zu ermöglichen, favorisiert die Materialforschung heute Alternativmaterialien wie Skutterudite (RxCo4Sb12), Halb-Heusler-Legierungen (wie TiNiSn), Silicide (konkret: Mg2Si) und Tetrahedrite (wie Cu12Sb4S13). Diese Halbleiter versprechen Umwandlungsraten von thermischer in elektrische Energie von bis zu 10 %. Für Autohersteller könnte dies neue Wege eröffnen, die Effizienz zu erhöhen. In Deutschland läuft bis 2018 ein Verbundprojekt mit verschiedenen Beteiligten, das mittelfristig den Serieneinsatz

Demonstrator mit 1 kW thermischer Übertragungsleistung, wie er im Zusammenhang mit der Studie gebaut wurde. Der Demonstrator dient als Werkzeug, mit dem die Empa thermoelektrische Generatoren optimieren und deren Leistung darstellen kann. (Foto: W. Neumann Consult AG)

der Thermoelektik in Autos ermöglichen soll. Offen ist die Frage, ob thermoelektrische Module dereinst einmal genügend Strom erzeugen, dass in PKWs auf den Alternator ganz verzichtet werden kann. Im Frühjahr 2016 hat die Empa ein vom BFE finanziertes Projekt gestartet, das dieser Frage nachgeht. ■

www.aramis.admin.ch (Projektsuche) www.bfe.admin.ch/CT/strom (weitere Fachbeiträge über Forschungs-, Pilot-, Demonstrations- und Leuchtturmprojekte im Bereich Elektrizitätstechnologien)

Elektrotechnik 9/16 | 47

Elektromobilität

Für die Elektromobilität mittelfristig ein Muss

Intelligentes Lademanagement

Schnellladesäule «espresso & charge» am Gotthard.

(Bild: Evtec)

Um der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen, sind mehr Ladesäulen und schnellere Ladeverfahren notwendig. Eine zunehmende Anzahl von Elektromobilen belastet allerdings auch das Schweizer Stromnetz zunehmend. Ein intelligentes Lademanagement kann hier für Abhilfe sorgen.

ebene (Niederspannungsnetz) gut ausgebaut. Elektrische Energie ist fast überall zumindest ausreichend vorhanden. Gleichwohl stellt sich für Betreiber von öffentlichen und privaten «Stromtankstellen» die Frage, wie ausreichend Energie an die verschiedenen Ladestationen herangeführt werden kann. Besonders ausserhalb der Städte (Autobahnraststätten, Dörfer etc.) besteht die berechtigte Sorge um neue Lastspitzen. Wie geht man mit diesen Spitzenlasten am besten um und wie werden die Strombezüge sinnvoll abgerechnet?

Rüdiger Sellin

Auswirkungen auf die Stromnetze Die Auswirkungen von Elektrofahrzeugen auf das Versorgungsnetz sind heute noch gering. Sie hängen von den Eigenschaften und der Anzahl der zu ladenden Fahrzeuge ab. Auch das Mobilitäts- und Ladeverhalten der Nutzer

Mit steigender Anzahl von Elektrofahrzeugen stellen sich für einheimische Energieversorger zahlreiche Herausforderungen. Zwar ist das Schweizer Stromnetz auch auf der untersten Netz48 | Elektrotechnik 9/16

sowie die nötige Ladeinfrastruktur sind von grosser Bedeutung. Die wesentlichen Ziele sind ein störungsfreies Laden und eine weiterhin hohe Netzstabilität. Ladeinfrastrukturen entstehen vor allem daheim und bei Flottenfahrzeugen im betrieblichen Umfeld der Nutzer. Hinzu kommen öffentliche Ladepunkte an frequentierten Orten. In den meisten Fällen erfolgt der Anschluss der Ladestationen an das Niederspannungsnetz mit 230 V (einphasig) und 400 V (dreiphasig) Spannung. Im ländlichen und vorstädtischen Bereich handelt es sich zumeist um strahlenförmig verlaufende Netze. Dort sind an einer Transformatorenstation mehrere, sich je nach lokaler Situation noch verzweigende Stichleitungen angeschlossen. Abzweigende Anschlussleitungen versorgen die Hausanschlüsse. In städtischen Umgebungen werden die Niederspannungsnetze meist mindestens zweiseitig (durch zwei Transformatorenstationen) versorgt, um die Ausfall- und Versorgungssicherheit zu erhöhen. Auch mehrseitig gespeiste, geschlossene Ringoder Maschennetze sind anzutreffen. Gewerbliche Bauten wie Einkaufsmärkte, Parkhäuser und Parkflächen bei Arbeitgebern liegen in der Regel im Bereich eines eigenen NiederspannungsArealnetzes. Dieses wird bei Leistungen ab etwa 100 kVA durch eine eigene Kundenstation direkt aus dem Mittelspannungsnetz versorgt. Bei einer Überbelastung von Teilnetzen kommt es zu einem Spannungsabfall, der aufgrund mangelnder Transformatorkapazität nicht mehr aufgefangen werden kann. In solchen Fällen wird eine Verstärkung des Netzes notwendig. In Deutschland hat die «Nationale Plattform Elektromobilität» entsprechende Teilnetze modelliert und komplexe Lastflussberechnungen durchgeführt. Es wurden beispielhaft Analysen mit statistisch verteilen Ladepunkten, unterschiedlichen Ladeleistungen und

Situation in der Schweiz Wie die allermeisten in der Schweiz immatrikulierten Fahrzeuge haben auch Elektrofahrzeuge täglich lange Standzeiten. Dadurch besteht die Möglichkeit, die in den Fahrzeugen verbauten Akkus mit kleinen Strömen während

einer längeren Dauer aufzuladen. Diese Art der Ladung schont nicht nur das öffentliche Stromnetz, sondern auch die Akkus im Fahrzeug. Um also die Energie für den durchschnittlich rund 40 km langen Arbeitsweg in den Fahrzeugakkus wieder aufzuladen, genügt die bestehende Netzinfrastruktur aus heutiger Sicht vollauf. Teilweise durchaus problematisch wird es hingegen, wenn die Akkus vieler Elektrofahrzeuge schnell, also mit hohen Ladeströmen zu Spitzenlastzeiten an einem physischen Ort aufgeladen werden. Zum einen verringern häufige Schnellladungen die Lebensdauer der Fahrzeugakkus erheblich. Auf- und Entladevorgänge erhitzen zudem die Akkus, weshalb sie in den allermeisten Elektro- oder Hybridfahrzeugen gekühlt werden, was wiederum Energie verbraucht. Dies betrifft besonders Elektroautos jener Hersteller, welche die Höchstgeschwindigkeiten ihrer Fahrzeuge nicht begrenzen. Toyota und Lexus gehen einen anderen Weg und begrenzen die Geschwindigkeit, was die Lebensdauer des Akkus erhöht. Hinzu kommt die Belastung der öffentlichen Stromnetze und der Zuleitungen ins Gebäude. 2015 waren in der Schweiz rund 5,9 Mio. Fahrzeuge immatrikuliert, davon rund 4,5 Mio. Autos. Wenn lediglich 10 % davon Elektrofahrzeuge mit mindestens 3 kW Anschlussleistung wären, erreichen auch gut ausgebaute Netze schnell ihre Belastungsgrenzen. Hingegen steht in der Nacht ausreichend Zeit und Energie zur Verfügung, um das Elektrofahrzeug für den nächsten Tag betriebsbereit zu

halten. Analog zu alten Elektroboilern belastet das langsame Laden während der Nacht das Stromnetz weniger und hilft, unerwünschte Lastspitzen im Stromnetz zu vermeiden. Zudem schont es das Budget dank der NiedertarifEnergie. Mit intelligenten Lösungen wie Zeitschaltuhr-gesteuerten Heimladestationen (Home Charge Devices, HCD) können Lastspitzen umgangen werden. Umgekehrt könnten Energieversorger in Zukunft aber auch Ladevorgänge zu Spitzenlastzeiten verteuern oder ganz unterbinden. Im Sinne einer hohen Versorgungssicherheit wird ein intelligentes Netzmanagement bei Vorhandensein vieler Elektroautos oder PlugIn-Hybriden in einem einzigen Quartier unumgänglich sein, erst recht, wenn die hohen Ziele der Politik und der Stromkonzerne Realität werden. Beispielsweise prognostiziert die Alpiq für 2020 etwa 750 000 Elektrofahrzeuge, was aber wohl kaum erreicht werden dürfte. Zum Vergleich: Das zehnmal grössere nördliche Nachbarland Deutschland will bis 2020 rund eine Mio. Elektroautos in Betrieb gesetzt haben, wobei dort eine staatliche Kaufprämie von 3000 Euro pro Fahrzeug den Verkauf ankurbeln soll. Dort scheint die Akzeptanz zu wachsen, denn viele deutsche Grosskonzerne wie Daimler-Benz oder einige Forschungsinstitute stellen ihren Mitarbeitern Ladesäulen tagsüber gratis zur Verfügung. Forschungsaktivitäten Deutschland will bis 2022 den Atomausstieg geschafft und alle noch bestehen-

Elektromobilität

Gleichzeitigkeitsfaktoren durchgeführt. So wurde simuliert, dass Elektrofahrzeuge vornehmlich abends und nachts geladen werden. Dezentrale Erzeuger wie auf Dächern installierte Photovoltaikanlagen wurden deshalb zunächst nicht berücksichtigt. In den Mittelspannungsnetzen hingegen wurden dezentrale Erzeuger, wie Windenergie oder industrielle Anlagen berücksichtigt. Auch bei einer Million Elektrofahrzeuge sind kaum grössere Probleme zu erwarten. Hingegen sind bei einer Häufung von Elektrofahrzeugen oder Ladestationen mit höheren Ladeleistungen Grenzwertüberschreitungen nicht auszuschliessen, welche eine entsprechende Netzanpassung bedingen. Bei einer höheren lokalen Durchdringung und einer Häufung gleichzeitig genutzter Ladepunkte gibt es jedoch Alternativen, etwa ein ferngesteuertes zeitund lastgesteuerten Laden von Fahrzeuggruppen statt einem teuren Netzausbau. Hier müssen jedoch unter Umständen längere Ladezeiten akzeptiert werden. Bei häufigen Ladeleistungen über 15 kW, etwa bei mehreren Elektrofahrzeugen mit grösseren Akkus und Schnellladung mit hohen Ladeströmen in einem Wohnquartier, ist eine notwendige Verstärkung der Hausinstallation unumgänglich.

Elektromobilität

den Atomkraftwerke vom Netz genommen haben. Ökostrom insbesondere aus Windkraftanlagen, aber auch aus Wasserkraft- und PV-Anlagen sollen die Atomenergie substituieren. Hier sind sogenannte Smart Grids zur Netzsteuerung und Lastverteilung unerlässlich. Darunter versteht man ein intelligentes Stromnetz mit einer Vielzahl von zentral gesteuerten und untereinander koordinierten Stromproduzenten. Dies bedingt ein separates Steuernetz, um Lastspitzen zu glätten und um zu jeder Zeit an allen Orten weiterhin genügend Energie bereitzustellen. Dabei sollen dezentrale Kleinkraftwerke wie kleine Wasseroder Windräder, Sonnenkollektoren

Smart Grids – unerlässlich für eine dezentrale Energieproduktion.

oder Kraft-/Wärmetauscher unsere Abhängigkeit vom Atomstrom beseitigen. Alle genannten Anlagen speisen den Strom in eine der unteren Netzebenen ein. Auch die Ladeinfrastrukturen und die Elektrofahrzeuge müssen eng miteinander kommunizieren, um eine reibungslose Fahrt mit rechtzeitigem Nachladen zu ermöglichen. Die Ladeinfrastruktur für den elektromobilen Fuhrpark am Fraunhofer-Institutszentrum in Stuttgart zählt zu einer der grössten Deutschlands. Dazu wurde 2014 ein intelligentes Lademanagementsystem mit vernetzten Ladesäulen in Betrieb genommen. Die Anlage besteht aus 30 AC-Ladestationen für Ladeleistungen von 3,7 bis 22 kW und einer DCLadestation für Ladeleistungen von bis zu 50 kW. Werden an allen Ladestatio50 | Elektrotechnik 9/16

nen gleichzeitig Elektrofahrzeuge angeschlossen, sind Spitzenleistungen von mehr als 300 kW möglich. Im Rahmen des Forschungsprojekts Charge@Work – ebenfalls am Fraunhofer-Institut – entstehen unter der Bezeichnung «Micro Smart Grid» zudem Windkraft- und Solaranlagen sowie Energiespeicher zum Puffern. Die Anbindung der Ladeinfrastruktur an das Micro Smart Grid ermöglicht schliesslich die praktische Erprobung regenerativer Stromerzeuger in privaten Ladeinfrastrukturen. Zudem wurde das «Living Lab eFleet» als lebendes Labor für den Einsatz von Elektrofahrzeugen in Fuhr-

(Bild: Rüdiger Sellin)

parkflotten ebenfalls in Stuttgart gebaut. Es enthält die notwendige Infrastruktur sowie ICT-Lösungen, die alle Ressourcen managen und einem Nutzerkreis zur Verfügung stellen. In das Living Lab fliessen erste Forschungsergebnisse aus verschiedenen, von Bund und Land geförderten Projekten ein. Die informationstechnische Plattform als Teil des Living Labs wurde auf den Namen EcoGuru getauft. Es integriert alle im System beteiligten Hard- und Softwarekomponenten und ermöglicht so ein übergreifendes, abgestimmtes Lademanagement. Ein Grossteil der 32 Elektro- bzw. Hybridfahrzeuge sind mit Telematik-Systemen ausgestattet, welche GPS- und CANBus-Informationen zur Verfügung stellen. Auch die Ladeinfrastruktur ist vernetzt, sodass Ladevorgänge verfolgt

und im zweiten Schritt gesteuert werden können. Open Charge Point Protocol (OCPP) Entlang der Hauptverkehrsachsen, etwa an Autobahnrestaurants, in grösseren Einkaufszentren oder an Bahnhöfen sind auch hierzulande Schnellladestationen mit hohem Ladestrom erwünscht. Der Strombezug während des Parkens wird oft über eine erhöhte Parkgebühr abgegolten, so an diversen Schweizer Bahnhöfen oder in Einkaufszentren. Zur Kommunikation zwischen einem übergeordneten Managementsystem und den Ladesäulen dient das standardisierte Open Charge Point Protocol (OCPP). Es wurde von der Open Charge Alliance (OCA) definiert, der Firmen aus über 50 Ländern angehören. Das OCCP transportiert eine Reihe wichtiger Daten, etwa Informationen zur Authentifizierung und Autorisierung eines Nutzers an der Ladesäule, zu aktuell laufenden Ladevorgängen oder Abrechnungsdaten. Auch die intelligente Steuerung von Ladevorgängen via OCCP wird anvisiert. Auch die Ladestationen «coffee & charge» des Schweizer Anbieters Evtec nutzen das OCPP und können dazu mit einem GPRS-Modem ausgerüstet und/oder in bestehende Ethernet-Netzwerke eingebunden werden. Während der Nutzer sein E-Mobil lädt, werden Ladeparameter wie Energie, Dauer, Leistung etc. in Echtzeit an das Backend-System des Stromlieferanten/Ladesäulenbetreibers geschickt. Diese Daten werden zur Leistungsabrechnung, Netzlast-Optimierung oder zu statistischen Zwecken genutzt. Auch Soft- und Firmware-Updates der Evtec-Ladesäulen lassen sich einfach und sicher aktualisieren. Dadurch sind die Ladesäulen stets auf veränderte Anforderungen und neue Fahrzeug-Generationen vorbereitet. Bei Störfällen sendet die Ladesäule die Fehlermeldungen in Echtzeit an das Backend-System. Der Betreiber hat somit rund um die Uhr die volle Kontrolle über das tadellose Funktionieren seiner Ladesäulen und kann Fehler möglichst früh beheben. Dank OCPP lassen sich die Evtec-Ladesäulen zudem via geschütztem Webzugriff fernsteuern. Die Administratoren ihres Backend-Systems können z. B. eine Ladung jederzeit starten, stoppen oder unterbrechen. Durch Fernwartung und -diagnose werden auch die Besuche des Servicepersonals bei der Ladesäule vor Ort auf ein Minimum reduziert und zudem optimal vorbereitet.

Erste Schnellladestation am Eingang zum Gotthard

Am 9. August 2016 wurde in Airolo die erste Schnellladestation für Elektrofahrzeuge im Schweizerischen Autobahnnetz eingeweiht. Die neue Station entstand in Zusammenarbeit von Azienda Elettrica Ticinese (www.aet.ch) und Gotthard Fastcharge (www.gofastcharge.com). Sie ermöglicht den Anschluss üblicher Steckersysteme und das gleichzeitige Aufladen von bis zu vier Elektrofahrzeugen. Die Position an der Raststätte San Gottardo Sud Stalvedro kurz vor dem südlichen Portal des Gotthardtunnels erlaubt das unkomplizierte Nachladen während einer Pause. Die Schnellladestation verfügt über 150 kW DCund 60 kW AC-Anschlüsse und ermöglicht die Ladung von 100 km Reichweite in nur 10 Minuten (je nach Wagentyp). Blaue Felder kennzeichnen die neue Stromtankstelle und differenzieren sie von den bisher bekannten, grünen Umrissen einer 50 kWLadestation. Die neue Ladestation eignet sich für sämtliche Anschlusssysteme der auf dem Markt befindlichen Elektroautos (inklusive Autos deutscher und asiatischer Hersteller sowie Tesla). Die Bezahlung der Ladung erfolgt mit der MemberCard RFID oder mit Kreditkarte und der dazugehörigen Smartphone-Applikation. Die Anwesenheit des Direktors des Dipartimento del Territorio, Claudio Zali, an der Einweihung unterstreicht die Bedeutung dieser Tessiner Initiative. Sie knüpft an die Ziele der Energiepolitik und der nachhaltigen Mobilität an, welche der Kanton Tessin verfolgt. Die angewandte Technologie wurde vollständig in der Schweiz von der Firma Evtec AG entwickelt. Bei der genutzten Energie handelt es sich um «tìacqua», also erneuerbare, zertifizierte und aus 100 % emissionsfreier Tessiner Wasserkraft erzeugte Elektrizität. Sie garantiert das Aufladen mit Strom aus der Region. Die Inbetriebnahme dieser ersten Schellladestation entspricht einem Bedürfnis der immer grösser werdenden Zahl von Elektrofahrzeugen in der Schweiz. Die Initiative möchte eine Dienstleistung anbieten, welche mit den neuesten Technologien der Automobilindustrie Schritt hält. Auf der Basis dieser Erfahrung entwickeln die beiden Partner AET und Gotthard Fastcharge AG Pläne für weitere Standorte, um das Ladestationsangebot auf dem Tessiner Autobahnnetz und nördlich des Gotthards weiter auszubauen.

Bike-Akkus bereits ein Haus abgebrannt. Ein Velohändler hatte das falsche Ladegerät verwendet, was nicht nur sein Geschäft, sondern das Haus darüber völlig zerstörte. Umso mehr

Sorgfalt sollte man beim Laden eines Elektroautos walten lassen. ■ www.evtec.ch www.openchargealliance.org

Elektrotechnik 9/16 | 51

Elektromobilität

Resümee Das Laden von Elektrofahrzeugen ist alles andere als trivial. Aus Autorensicht sollte für das Laden von Elektrofahrzeugen einerseits ausschliesslich ökologisch und andererseits möglichst lokal erzeugter Strom verwendet werden, etwa aus einer lokalen PV-Anlage. Eine dezentralisierte Stromproduktion entlastet das Netz im Grunde aber nur, wenn eine akkugepufferte Ladestation zum Einsatz kommt. Damit ist auch abends und nachts nach Rückkehr des Elektrofahrzeugs genug lokaler Strom vorhanden. Für Interessenten gilt es jedoch die noch hohen Kosten für stationäre Akkus und deren begrenzte Lebensdauer zu bedenken, was natürlich auch für die speisende PV-Anlage gilt. Gleichwohl gehört dieser Art der Energieerzeugung mit lokalen Verbrauchern die Zukunft. Das vielerorts zu beobachtende Laden über eine mechanisch instabile Garagensteckdose ist auf Dauer gefährlich, weil das schwere Ladekabel die Steckdose stark belastet – sowohl elektrisch (dauerhaft hoher Ladestrom) als auch mechanisch (hohes Gewicht). Viele Interessenten haben das Gefühl (und teilweise wird ihnen das vom Autoverkäufer leider auch so vermittelt), dass man ein Elektroauto wie ein E-Bike aufladen kann. Dabei bezieht es einen vergleichsweise vernachlässigbaren Bruchteil an elektrischer Energie. Und doch erwärmt sich auch dessen Akku beim Ladevorgang. In der Schweiz ist bei einem fehlerhaften Aufladen eines E-

Elektromobilität

Ladestationen auf der Grand Tour of Switzerland und bei Lenkerinnen und Lenkern von Elektroautos zu einem beliebten Road Trip avancieren. Um dieses Ziel zu erreichen, spannen Alpiq E-Mobility, eine Gesellschaft der Alpiq Gruppe, und der Verein Grand Tour of Switzerland zusammen und rüsten die über 1600 Kilometer lange Strecke mit zusätzlichen Ladestationen aus. Nach der Ladestation Die erste Ladestation wurde im August beim Hotel Suvretta House in St. Moritz in Betrieb genommen. (Bild: Alpiq, Daniel Martinek) beim Suvretta House wird Alpiq in den nächsten Wochen und Der Verein Grand Tour of Switzerland Monaten zahlreiche Hotels, Restauhat Alpiq mit der Installation von Lade- rants und touristische Leistungsträger stationen für Elektromobile entlang der mit Ladestationen ausrüsten. Alpiq Grand Tour of Switzerland beauftragt, sucht entlang der Grand Tour of Switum das Ladestellennetz auszubauen. zerland weitere interessierte UnternehAuf die Sommersaison 2017 hin soll die men und Partner für Ladestationen, um Ferienstrasse durchgängig für elektrisch die Route mit möglichst vielen Statiobetriebene Fahrzeuge befahrbar sein nen auszurüsten und zu einem Pionier-

projekt mit grosser Ausstrahlungskraft zu machen. Die Elektromobilität ist ein Wachstumsfeld innerhalb des breiten Angebots von Energiedienstleistungen von Alpiq und bietet Potenzial für weiteres Wachstum. Die im Jahr 2015 von Schweiz Tourismus lancierte Grand Tour of Switzerland ist das ideale Angebot für tourende Gäste, welche die Schweiz in ihrer ganzen Vielfalt kennenlernen möchten. Entlang der Grand Tour kommen ausschliesslich smarte Ladesysteme zum Einsatz. Der Begriff «smarte Ladestation» wird für Geräte verwendet, die kommunizieren und somit in Navigationssysteme und Apps eingebunden werden können. Eine spezielle App soll die Ladestationen der Grand Tour für die Besucher sichtbar machen und zeigen, wo er seinen nächsten Halt planen soll, um sein Fahrzeug bequem wieder aufladen zu können. ■ www.alpiq-e-mobility.ch www.myswitzerland.com/grandtour

Engagement zeigt Wirkung Im letzten Jahr hat die EBL (Genossenschaft Elektra Baselland) 2200 Gäste an sechs öffentlichen Veranstaltungen umfassend über die Chancen der Elektromobilität informiert, etwas mehr als 400 Probefahrten mit den aktuellen

E-Autos ermöglicht und einen Teil ihrer Firmenflotte auf elektrisch umgestellt. Das Engagement zeigte Wirkung: Im Kanton Basellandschaft hat die Anzahl rein elektrischer Fahrzeuge 2015 stark zugenommen und umfasst

An der Schnellladestation in Pratteln wurden viel mehr Ladungen registriert, als angenommen.

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Ende 2015 total 2727 Gefährte, davon sind 240 Personenwagen, 33 Kleinmotorfahrzeuge, 17 Lieferwagen, 1 Lastwagen, 298 E-Scooter, 54 E-Motorräder und 2084 E-Bikes. «Das ist beachtlich und es ist davon auszugehen, dass sich dieses Wachstum so fortsetzen wird», sagt Marcel Corpataux, Projektleiter E-Mobility der EBL. Die Ladeinfrastruktur baut die EBL gemeinsam mit den Gemeinden aus und hat hier ihre Strategie präzisiert. Gemäss Tobias Andrist, von EBL habe sich gezeigt, dass der Nutzen von strategisch platzierten Ladestationen mit hoher Kapazität viel grösser ist, als wenn nach dem Giesskannen-Prinzip in jeder Gemeinde eine einfache Ladestation gebaut würde. Das zeigte sich auch bei der Schnellladestation in Pratteln, welche die EBL letzten November eröffnet hat: Der Strombezug war dort deutlich höher, als erwartet. Neben 26 Ladepunkten auf dem Firmenareal hat die EBL drei Ladestationen realisiert, zwei weitere befinden sich im Bau und fünf sind geplant. ■ www.ebl.ch

ABB hat von den öffentlichen Genfer Verkehrsbetrieben TPG (Transports Publics Genevois) und dem Schweizer Bushersteller Hess Aufträge im Gesamtwert von über 16 Millionen USDollar für die Lieferung von Schnelllade- und Bordtechnologien für 12 vollelektrische Trolley-Busse. Die Elektrobusse werden auf der Buslinie 23 eingesetzt, die den Flughafen mit Genfer Vororten verbindet. Im Vergleich zu den bisher genutzten Dieselbussen können mit den neuen Bussen bis zu 1000 Tonnen Kohlendioxid im Jahr eingespart werden. ABB liefert und installiert 13 FlashLadestationen entlang einer städtischen Buslinie sowie drei Ladestationen an Endhaltestellen und vier im Depot. Mithilfe der ultraschnellen Ladetechnologie von ABB verbindet sich der Bus in der weltweit kürzesten Anschlusszeit von weniger als einer Sekunde mit dem Ladekontakt der Haltestelle. Die Bord-

batterien werden mit 600 Kilowatt binnen 15 Sekunden nachgeladen. An den Endhaltestellen erfolgt in vier bis fünf Minuten eine vollständige Wiederaufladung. Die innovative Technologie wurde von Ingenieuren von ABB in der Schweiz entwickelt. Die Entscheidung für die Nutzung der Flash-Ladetechnologie auf der Linie 23 fiel nach dem erfolgreichen Pilotprojekt. Nach der vollständigen Inbetriebnahme der Buslinie im Jahr 2018 werden die Gelenkbusse zu den Hauptverkehrszeiten in beiden Richtungen im 10-Minutentakt verkehren und mehr als 10 000 Fahrgäste am Tag befördern. Der Austausch der alten Dieselbusse durch die Elektrobusse reduziert sowohl die Lärmbelastung als auch Treibhausgasemissionen. Im Rahmen eines separaten Auftrags von Hess liefert ABB zudem zwölf flexible Antriebslösungen für die Busse, einschliesslich integrierter Traktions- und

Elektromobilität

Bahnbrechende 15 Sekunden Flash-Ladetechnologie

Hilfsumrichter, dachmontierter Batterien und Energieübertragungssysteme sowie Permanentmagnetmotoren. Beide Aufträge umfassen Fünfjahresverträge für Wartung und Service zur Gewährleistung eines zuverlässigen, effizienten und sicheren Betriebs. ■ www.abb.ch

Elektrotechnik 9/16 | 53

Die Zukunft gehört den Akku-Werkzeugen

Werkzeuge und Geräte

Volle Leistung ohne Kabel Während bei den Consumerprodukten, wie einfachen Akkuschraubern für das einmalige Zusammensetzen von Ikea-Möbeln, der Batteriebetrieb eine Selbstverständlichkeit ist, setzen sich beim «Heavy-Metal» für den Bau die kabellosen Maschinen erst langsam durch. Das Image der kraftlosen, ausdauerschwachen und gewichtigen Geräte hält sich noch immer. Völlig zu Unrecht, wie die ET in diesem Artikel aufzeigt. 1

Auch Arbeiten über Kopf ist mit dem Hilti Akku-Bohrhammer kein Problem. 54 | Elektrotechnik 9/16

Jürg Altwegg Alle namhaften Anbieter der elektrisch betriebenen Handmaschinen jenseits der Dünnbrettbohrer bieten eine ausgereifte Palette Akkugeräte an. Hilti hat 2016 quasi zum Jahr der kabellosen Baustelle erklärt und einen besonderen Effort mit ihrem Webauftritt für die Batterietechnik geleistet (siehe Infobox). Doch auch die Marktbegleiter schlafen nicht: Metabo hat den Lithium-Ionen-Akku «neu erfunden» (Eigenwerbung) und nennt ihn «LiHD». Makita nimmt sich dem wachsenden Zoo an verschiedenen Akkuarten an und liefert einen ProfiBohrhammer aus, der statt eines neuen 36 V- zwei in Serie geschaltete 18 VAkkus aufnimmt, die der älteren Generation angehören (siehe Bild 2). So muss nicht in neue Ladegeräte investiert werden und die zahlreichen vorhandenen Batterien können weiter in allen Geräten verwendet werden. Kein Ärger also wegen nicht in die Maschine passender Stromspeicher. Schwer und teuer Selbstverständlich, ein Akkupack bringt zuerst einmal mehr Gewicht in die Hand. Die Kapazität der Lithiumtechnik macht aber Fortschritte im Eiltempo, sodass die Amperestunden pro Kilogramm massiv höher liegen als noch vor wenigen Jahren. Durch geschickte Platzierung an der Maschine sorgen eigentlich alle Profihersteller für eine gute Schwerpunktposition. Die Maschinen liegen gleich gut in der Hand wie die Vorgängermodelle mit Kabel. Der massive Vorteil liegt aber in der deutlich grösser gewordenen Freiheit: kein Suchen nach einer freien Steckdose in der Nähe und keine zu kurzen Leitungen mehr. Die direkten Betriebskosten dürften nach wie vor etwas höher liegen als bei

netzbetriebenen Maschinen. Schliesslich müssen die Akkus hin und wieder ersetzt werden und der Anschaffungspreis liegt auch höher. Der Gewinn bei der Effizienz auf der Baustelle dürfte die Kosten aber locker wieder einspielen. Ganz zu schweigen von der erhöhten Sicherheit. Sicherheitsfrage Gemäss Suva verletzen sich nämlich die meisten Menschen auf der Baustelle bei Stolperunfällen. Nicht ganz unbeteiligt daran dürften die vielen – meist verlängerten – Netzkabel der Handmaschinen sein. Würden ausschliesslich akkubetriebene Geräte eingesetzt, könnte wohl ein wichtiger Faktor für Arbeitsausfälle minimiert

2 Makita punktet mit Doppelakku – so kann die Palette an verschiedenen Akkus reduziert werden.

und damit wiederum die Gesamtkosten reduziert werden. Selbstredend ist die Gesundheit der Mitarbeitenden noch viel wichtiger als der ökonomische Gewinn. Nicht so oft wie Stolperunfälle, aber trotzdem zu viel sind Stromschläge wegen durchtrennter Kabel beim unvorsichtigen Hantieren mit Bohrern, Sägen oder Schleifern. Liegen schon gar nicht erst Kabel im Staub, können diese auch nicht übersehen werden. Ladetechnik Auch die leistungsfähigsten Vertreter der Gilde halten keinen vollen Arbeitstag auf der Baustelle durch. Einerseits ist hier der noch vollgetankte Zweitakku wichtig, andererseits muss der leere in nützlicher Frist wieder beladen sein. Im staubigen Alltag ist hier eine robuste Ladetechnik im Vorteil. Einige Hersteller setzen darum auf eine kontaktlose Ladetechnik, wie wir sie in der ET6/15

Infobox: Memoryefffekt

Aus der Zeit der Nickel-Cadmium-Akkumulatoren kennt man den sogenannten «Memoryeffekt». Dieser beschreibt die Eigenschaft, dass der Akku sich die meist gebrauchte Energieentnahme vor dem nächsten Ladezyklus «merkt». Entlädt man den Ni-Cd-Akku regelmässig nur zu 30 % und lädt in dann wieder nach, wird er nach einer gewissen Zeit nur noch eine 30-prozentige Kapazität aufweisen. Er hat sich eben «gemerkt», dass er nur zu 30 % gebraucht wird. Aktuelle Akkus mit Lithiumtechnik weisen keinen Memory-Effekt mehr auf.

Werkzeuge und Geräte

Drehzahlen und der hohe Wirkungsgrad. Hegt man zu Beginn allenfalls noch Zweifel bezüglich der Leistungsfähigkeit dieser «batteriebetriebenen Spielzeuge», gewöhnt man sich schnell ans kabelfreie Arbeiten und lässt die Netzmaschinen bald im Lager stehen.

Selbst Bohrhämmer mit Absaugvorrichtungen und Hepafilter sind kabellos erhältlich.

bereits ausführlich erklärt haben. Lithium-Ionen-Akkus zeigen zwar keinen Memoryeffekt (siehe Infobox), benötigen aber dennoch besondere Pflege: Sie nehmen einem Tiefentladung oder Überspannung ausgesprochen übel. Im besten Fall werden die Zellen unbrauchbar, im schlechtesten gehen sie in Flammen auf. Lithium ist halt einfach ein sehr reaktionsfreudiges Leichtmetall, wenn es mit Feuchtigkeit in Berührung kommt. Auf die Elektronik im Ladegerät und im Akkupack muss man sich darum hundertprozentig verlassen können. Trotzdem robust Trotzdem halten die Profimaschinen Widrigkeiten wie tiefen und hohen Temperaturen oder Nässe problemlos stand. Wasserdicht versiegelte Akkuelektronik oder ausgeklügelte Kühlmassnahmen schützen die eigentlich empfindlichen Stromspeicher. Ohne jemandem zu nahe treten zu wollen: Typischerweise dürfte der Mensch hinter der Maschine vor selbiger das Handtuch werfen, sollte es gar kalt oder nass zu- und hergehen. Die bürstenlosen Synchronmotoren, welche per elektronisch erzeugtem

56 | Elektrotechnik 9/16

(Bild: Hilti)

Infobox Hilti

Hilti-Jahr der kabellosen Baustelle im Web unter: de.cordless.hilti.ch

Drehfeld betrieben werden (electronically commutated, mittels Frequenzumrichter), sind nicht nur stufenlos regelbar und deutlich laufruhiger, sondern auch viel unempfindlicher gegen Staub. Dazu kommen die Vorteile eines grossen Drehmoments auch bei niedrigen

Die ganze Palette Neben dem klassischen Bohrhammer führen alle Anbieter auch ihre Stichund Kreissägen, Winkelschleifer und Oszillierer mit Akkupack im Angebot. Die kabellose Baustelle könnte damit – im Gegensatz zum papierlosen Büro – tatsächlich in absehbarer Zeit Realität werden. Dabei hilft auch der Umstand, dass die modernen Geräte immer smarter werden. Maschinen und Akkus sprechen per Bluetooth mit Smartphones und Tablets und vereinfachen dabei das Management enorm. Stellen die Sensoren das baldige Ableben der Batterie oder gar der ganzen Maschine fest, kann dies rechtzeitig auf den smarten Geräten angezeigt werden. Wer es rundum glücklich mag, ist mit dem nicht ganz billigen Angebot von Hilti gut bedient: Ihr Flottenmanagement sorgt dafür, dass die Geräte auf der Baustelle immer funktionieren und «ausgelutschte» Akkus sofort ausgewechselt werden. Die Frage nach kompatiblen Akkus stellt sich gar nicht erst. Müssen Maschinen repariert oder gewartet werden, steht so lange ein Ersatzgerät zur Verfügung. Fazit Ohne zu übertreiben, darf wohl behauptet werden, dass es wohl praktisch nur begeisterte Akkugerätenutzer gibt. Die vielen Vorteile wiegen das etwas höhere Gewicht bei weitem auf. In der Leistung stehen die kabellosen den netzbetriebenen Maschinen in nichts nach. Kabelsalat ist eben nicht gesund, wie die Suva weiss – eigentlich fast der wichtigste Grund, nur noch auf Akku■ geräte zu setzen.

Themenschwerpunkte Elektrotechnik 9/16 | 57

Werkzeuge und Geräte

Wenig Schutz gegen die Staub- und Wettereinflüsse auf den Baustellen.

(Bilder: Bugnard, Pixelio)

Schutztaschen verhindern Verschmutzung sowie Ausbleichen von Bauplänen und verlängern deren Haltbarkeit

Kleine Massnahme, grosse Wirkung Der Bauplan ist das Herzstück auf jeder Baustelle und wird ständig zu Rate gezogen. Die häufige Nutzung in Kombination mit Wind, Wetter und dem allgegenwärtigen Schmutz beanspruchen das Papier allerdings stark, Flecken und Risse sind die Folgen. Damit ein unleserlicher Plan nicht zu teuren Fehlern führt, müssen daher immer wieder neue Kopien beschafft werden. Der damit verbundene Zeit- und Kostenaufwand lässt sich jedoch durch Planschutztaschen minimieren: Die robusten, einfach zu handhabenden Taschen halten die wichtigen Dokumente auf der Baustelle jederzeit trocken und lesbar. Otto Zbinden *

Durch Feuchtigkeit, Schmutz und starke Beanspruchung reissen Baupläne und werden unleserlich. 58 | Elektrotechnik 9/16

Die wasserdichten Plan-Schutztaschen bestehen aus einer transparenten Polyethylen-Folie und einem rostfreien, leichtgängigen Gleitverschluss. Mit diesem lässt sich die Tasche wasser- und luftdicht verschliessen, sodass weder

Nässe noch Staub oder anderer Schmutz eindringen kann. Zusätzlich verhindern an den Enden des Verschlusses zwei Metallklammern das Ausreissen der Hülle. Für ein optimales Handling beim Einlegen der Dokumente sind die Hüllen zudem in der Regel etwas grösser als die typischen Planformate.

Werkzeuge und Geräte Baupläne lassen sich einfach in Schutztaschen verschiedener Grösse einlegen. Ein rostfreier Gleitverschluss schützt vor Nässe und Staub.

Faltbar, resistent und umweltfreundlich Die verwendete 110 µm starke PE-Folie ist besonders widerstandsfähig, aber dennoch biegsam. Dadurch lassen sich die Pläne samt Hüllen leicht und ohne spätere Knickstellen zusammenrollen oder auch falten. Gleichzeitig sind die PlanSchutztaschen sehr reissfest und langlebig: Je nach Beanspruchung, Lagerung und Einsatzort können sie bis zu 20 Jahre lang immer wieder eingesetzt werden. Seine hohe chemische Beständigkeit macht das Material zudem gegen aggressivere Verschmutzungen, wie sie auf Baustellen alltäglich sind, resistent, wobei die klare Beschaffenheit der Folie die gute Lesbarkeit der Baupläne gewährleistet. Sollten die Taschen dennoch irgendwann abgenutzt sein, lassen sie sich umweltschonend recyceln, da bei der Herstellung auf Weichmacher verzichtet wird. Selbst dem Verbleichen der Zeichnung wird vorgebeugt, da das Polyethylen von Natur aus einen gewissen UV-

ELDAS

Bugnard

Format

983410449 983410439 983410429 983410419 983410409

414.748.100 414.750.100 414.752.100 414.754.100 414.756.100

A4 A3 A2 A1 A0

230 x 320 320 x 440 480 x 640 640 x 900 900 x 1280

Schutz bietet. Ausserdem kann das Material bei nachträglichen Veränderungen oder neuen Überlegungen zum Bauplan mit handelsüblichen Folienstiften oder Kugelschreibern beschriftet werden. In Abhängigkeit vom jeweiligen Stift lassen sich die Notizen später einfach wieder abwischen oder bei Bedarf mit einem Lösungsmittel wie Aceton entfernen. Die Planschutztaschen sind in diversen Grössen von DIN A4 (230 × 320 mm) bis zum Planformat DIN A0 (900 × 1280 mm) ab Lager beim VESGrossisten und bei Bugnard erhältlich.

Verpackungseinheit 10 10 10 10 5

Für spezielle Einsatzgebiete oder Projektansprüche werden daneben auf Wunsch auch Über- und Sondergrössen gefertigt. Geliefert werden die Taschen gerollt in platzsparenden Lagerkartons je nach Grösse zu 5 oder zu 10 Stück. ■ www.bugnard.ch

Autor * Otto Zbinden ist Dipl. Ing FH und Leiter Marketing beim Werkzeugspezialisten Bugnard.

Aus- und Weiterbildung

Fragen und Antworten zur NIN 2010/2015

NIN-Know-how 125 Wenn elektrische Installationen Probleme machen, gilt es zuerst einmal die Ursache zu finden. Als erstes soll an der Installation eine gründliche Installationskontrolle nach NIV durchgeführt werden. Denn bereits Installationsfehler, kleine Kurzschlussströme und damit grosse Spannungsabfälle oder aus der Sichtprüfung ein nicht ordentlich erstellter Schutz-Potenzialausgleich können bereits zu Störungen führen. Ist die Ursache gefunden, können gezielte Massnahmen zur Behebung getroffen werden. Diese Massnahmen müssen auf jeden Fall den gültigen Regeln der Technik entsprechen. Wenn zum Beispiel ein Verbraucher einen Ableitstrom verursacht, welcher zum Auslösen einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung führt, darf logischerweise nicht einfach der Schutzleiter abgehängt werden. Logisch, aber auf der Kontrolle findet man immer wieder solche «Problembehebungen». David Keller, Pius Nauer *

Landwirtschaft, Trennfunkenstrecke in Schutzleiter Bei der Abnahmekontrolle einer neu gebauten Remise mit Hühner-Maststall habe ich folgendes angetroffen: In der neu installierten Unterverteilung habe ich an den Eingangsklemmen den Kurzschlussstrom gemessen. Zwischen L-PE habe ich einen Wert von 134 A erhalten. Die Messung zwischen L und N ergab einen Wert von rund 500 A. Die Unterverteilung wird mit einem Kabel 5 × 16 mm2 eingespiesen und ist in der Hauptverteilung mit 63 A Diazed abgesichert. In der Zuleitung zur Unterverteilung findet sich keine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung. Der Grund des kleinen Kurzschlussstromes lag darin, dass in der Hauptverteilung in den Schutzleiter, welcher zur neuen Remise führt, eine Trennfunkenstrecke eingebaut war. Mit dieser Trennfunkenstrecke will man offensichtlich Streuströme verhindern. Darf im Schutzleiter eine solche Trennfunkenstrecke eingebaut sein? Im Datenblatt der Trennfunkenstrecke ist übrigens vermerkt, dass diese nicht für Schutzleiter und Schutzpotenzialausgleichsleiter in Starkstromanlagen eingesetzt werden kann. Die weitere Durchsicht hat ergeben, dass leitfähige Teile, oder Motoren etc. nicht durch Isolierstücke von den metallenen Leitungen getrennt wurden. Was halten Sie von der ganzen Angelegenheit und wie würden Sie vorgehen? (M. I. per E-Mail)

Ein Sicherheitsnachweis würde ich für diese Installation nicht ausstellen. Aus welchen Gründen nicht? Als erstes erwähnen Sie, dass der Hersteller dieser 60 | Elektrotechnik 9/16

Trennfunkenstrecke in seinen Angaben definiert, dass dieses Produkt nicht in den Schutzleiter von Starkstromanlagen eingebaut werden darf. Die Herstellerangaben sind in jedem Fall zu befolgen. Dass Streuströme unter Umständen in landwirtschaftlichen Tierhaltungsbetrieben Probleme verursachen können ist bekannt. Dazu gibt es einige Fachberichte, einer davon ist im April 2015 vom ESTI im Bulletin veröffentlicht worden. Mit dem kleinen Kurzschlussstrom am Eingang der Unterverteilung ist es fraglich, ob im Fehlerfall die automatische Abschaltzeit von 5 s eingehalten wird. Bei einer Diazed-Sicherung 63 A müsste der Kurzschlussstrom ca. 280 A sein (ohne Einrechnung von Korrekturfaktoren). Es gibt verschiedene Trennfunkenstrecken, die einen schliessen im Kurzschlussfall durch Verschweissung. Ob der Übergangswiderstand in dem Fall jedoch genügend klein ist, dass der Kurzschlussstrom für eine normgerechte Abschaltzeit ansteigen kann, ist ungewiss. Durch Streuströme können Spannungsdifferenzen entstehen, welche die Tiere als Berührungsspannungen wiederum abgreifen können. Dies hat ein Körperstrom zur Folge und kann dazu führen, dass das Tier nicht mehr an die Tränke oder den Melchstand etc. gehen möchte. Um solche Berührungsspannungen zu verhindern, hilft, wenn man den zusätzlichen Schutz-Potenzialausgleich streng nach den Angaben der NIN macht. Das heisst, dass man sämtliche leitfähigen Teile, welche sich im Aufenthaltsbereich der Nutztiere befinden, miteinander sauber mit dem zusätzlichen Schutz-Poten-

zialausgleich verbindet. Mit der Trennfunkenstrecke im Schutzleiter der Zuleitung, verhindert man nur den Streustromfluss im Schutzleiter der Zuleitung. Allfällige Streuströme können immer noch über das Schutz-Potenzialausgleichsystem zur Erde fliessen. Wenn es in einem Stall mit Nutztieren Probleme gibt, so muss als erstes die Installation sauber kontrolliert werden. Eine Messung der Berührungsspannung zwischen leitfähigen Teilen und dem Fussboden gibt als erstes Aufschluss, ob die Probleme durch Berührungsströme verursacht werden können. Eine Berührungsspannung unter 1 V ist in der Regel unbedenklich. Bei höheren Werten ist zu analysieren, woher die Potenzialerhöhung verursacht wird. Zum einen können es Isolationsfehler sein, welche durch eine Isolationsmessung ausgeschlossen oder ermittelt werden können. Eine weitere Ursache kann ein nicht fachgemäss erstellter oder mangelhafter Potenzialausgleich sein. Eine Sichtprüfung und Niederohmmessung an sämtlichen leitfähigen Teilen gibt über dessen Qualität Aufschluss. Besonders in älteren Anlagen kann auch das System TN-C zu diesen Problemen führen. Da sie jedoch von einer Abnahmekontrolle schreiben, wird dies wohl nicht der Fall sein. Dann gibt es natürlich heute auch eine Vielzahl von Verbrauchern, welche Ableitströme verursachen. Durch gezielte Leckstrommessungen über den Schutzleitern, wie auch über metallischen Leitungen, können solche Störquellen ermittelt werden. In diesen Fällen macht es Sinn, diese Störquellen einzeln «auszuschalten».

RCD während Messungen überbrücken? Für den Test unserer Geräte verwenden wir Messgeräte, welche hin und wieder dazu führen, dass vorgeschaltete FI-Schutzschalter auslösen. Das hängt damit zusammen, dass wir ein Signal mit höherer Frequenz überlagern. Mein Chef meint, wir könnten einen Schalter ins Tableau einbauen, um temporär diese FI-Schalter zu überbrücken, ich bin da aber eher skeptisch. Wie sehen Sie das? (H. M. per E-Mail) Auf keinen Fall dürfen Sie den FISchutzschalter überbrücken! Dieser dient dem Personenschutz und würde gerade Sie selber bei einem Fehler (technisch oder menschlich bedingt) gegen eine gefährliche Einwirkung bei einer Elektrisierung schützen. Sicherheitseinrichtungen dürfen nie ausser Betrieb genommen bzw. überbrückt werden. Die Vorschriften verlangen Sicherheit und die Normen bieten Möglichkeiten, diese zu erfüllen. Die NIN bietet verschiedene Möglichkeiten zum Schutz gegen elektrischen Schlag an. Die verbreitetste

Aus- und Weiterbildung

Durch das Anbringen von Isolierstücken zwischen solchen Betriebsmitteln und den leitfähigen Teilen, zum Beispiel von Rohrleitungen, wird verhindert, dass sich Streuströme bilden können. In diesem Fall wird in den Schutzleiter des entsprechenden Betriebsmittels eine Trennfunkenstrecke eingebaut. Hinweise und Ausführungbeschreibungen finden sich dazu in den Weisungen für elektrische Anlagen in Abwasseranlagen (WE Ara Nr. 511) des ESTI. Kleinere Verbraucher können natürlich auch über einen Trenntransformator betrieben werden. Eine nach neuen Normen erstellte Anlage sollte in der Regel keine Probleme verursachen. Wenn doch, ist zuerst die Ursache zu ermitteln und dann gezielte Lösungen zu treffen. (pn)

Schutztrennung mit mehreren Betriebsmitteln: Die Körper der Betriebsmittel werden miteinander verbunden: bei zwei defekten Geräten wird eine Berührungsspannung durch Potenzialausgleich reduziert und der folgende Kurzschlussstrom löst die Sicherung beim Trenntrafo aus.

Schutzmassnahme ist die «automatische Abschaltung der Stromversorgung». Damit diese funktioniert, ist das Vorhandensein eines Schutzleiters von zentraler Bedeutung. Aus Erfahrung weiss man aber, dass gerade diese Schutzleiter sehr oft unterbrochen sind, die Gründe dafür sind vielfältig. Und leider stellt man solche Unterbrüche nur durch eine Durchgangsprüfung fest (oder wenn ein Unfall passiert ist). Um das Risiko bei einem Schutzleiterunterbruch zu minimieren, verlangt die NIN zusätzlich die Anwendung der Fehlerstrom-Schutzschaltung. Die dafür eingesetzten klassischen Fehlerstrom-Schutzschalter (z. B. Typ A) sind so konstruiert, dass sie bei 50 Hz richtig funktionieren. Höhere Frequenzen führen insbesondere durch die Verringerung der kapazitiven Widerstände im Leitungssystem zu höheren Ableitströmen und in der Folge zu verfrühten Auslösungen der FehlerstromSchutzeinrichtungen. Das heisst also, diese Schutzmassnahme funktioniert nicht wie gewünscht. Und deshalb gibt es Alternativen. In Ihrem Fall bietet sich

eindeutig die Schutztrennung an (NIN 4.1.3). Bei der Anwendung dieser Schutzmassnahme braucht es keinen zusätzlichen Schutz, Basis- und Fehlerschutz reichen aus. Am sichersten ist diese Schutzmassnahme, wenn an einer Spannungsquelle (z. B. Sekundärwicklung eines Trenntransformators, oder Generatorwicklung eines mobilen Stromerzeugers) auch nur ein einzelnes Gerät angeschlossen wird. Werden mehrere Geräte angeschlossen, so müssen die Körper dieser Geräte (leitfähige Teile der Umhüllungen) miteinander zu einem Potenzialausgleich verbunden werden. Dieser Potenzialausgleich darf jetzt aber nicht mit dem Schutzleiter eines TNSystems verbunden werden oder in Berührung kommen, da ja so die sichere Trennung wieder aufgehoben würde. Gerade für die flexible Anwendung werden die Geräte durch Steckvorrichtungen verbunden. Und das mit dem Potenzialausgleich ist jetzt gar nicht mehr so aufwändig, denn die Körper der Geräte mit der Schutzklasse I werden jetzt über die verbundenen Schutzkontakte einer

Elektrotechnik 9/16 | 61

Aus- und Weiterbildung

Mehrfachsteckdose zum Potenzialausgleich verbunden. Hier ist aber trotzdem besondere Vorsicht geboten: Bei einem defekten Basisschutz (z. B. verletzte Kabelisolierung) gibt es keinen Zusatzschutz. Sobald zwei Potenziale berührbar werden, ist das lebensgefährlich. Deshalb ist vor Inbetriebnahme eine gründliche Sichtprüfung aller elektrischen Betriebsmittel besonders wichtig! Es muss hier auch erwähnt werden, dass in der NIN unter 4.1.C.3 diese Massnahme in der Schweiz explizit auch für Laien zugelassen ist, wenn der Transformator über eine sogenannte «sichere Trennung» verfügt! In Ihrer Situation würde ich also einen solchen Transformator einbauen und für die Messungen diesen Stromkreis benutzen. Und wenn dieser Text zu kompliziert ausgefallen ist, so beachten Sie die Skizze in Abbildung 2. (dk)

Leitungsauswahl in Ex-Berichen.

mantel «schleichen» können und so schliesslich in einen Nicht-Ex-Bereich gelangen. Aus diesem Grund müssen auch Durchbrüche zwischen Ex-Bereichen und normalen Bereichen gasdicht verschlossen werden. Dann heisst es noch, dass eventuelle Füllstoffe nicht hygroskopisch sein dürfen. Es darf als Füllstoff also kein Material vorhanden sein, welches Feuchtigkeit aufnimmt und wieder abgeben kann. In der Abbildung 3 sehen sie je ein Beispiel für ein geeignetes und ein ungeeignetes Kabel im Ex-Bereich. (pn)

Material in kleinem Ex-Bereich In einem kleinen KMU-Betrieb werden in einem kleinen Raum verschiedene brennbare Flüssigkeiten gelagert. Wir sollen darin eine Leuchte montieren. Den Schalter werden wir ausserhalb des EX-Bereichs montieren. Es ist uns klar, dass die Leuchte den EX-Vorschriften entsprechen muss. Wie steht es aber mit den Kabeln? Können wir normales Installationskabel verwenden? (A. E. per E-Mail)

Als erstes müssen Kabel und Leitungen den Anforderungen der Umgebungsbedingungen entsprechen. In der NIN B+E 7.61.5.2.3 finden sich die weiteren Bedingungen. So muss die Ummantelung mit einem Material versehen sein, welche aus thermoplastischem, duroplastischem oder elastomerem Werkstoff besteht. Die Kabel müssen kompakt sein und irgendwelche Einbettungen oder Mäntel müssen extrudiert sein. Allfällige Füllstoffe in den Kabeln dürfen nicht hygroskopisch sein. Nach so vielen Fremdwörtern, welches Kabel ist nun für den Ex-Bereich geeignet? Am einfachsten schaut man ins Datenblatt des entsprechenden Kabels. Einige Hersteller machen dort den Vermerk: «Geeignet für den Ex-Bereich». Geht nun auch ein normales Installationskabel? Die meisten Installationskabel haben eine Ummantelung aus Thermoplast. Dies wäre also einmal gegeben. Die Adern sind kompakt angeordnet. Die Frage ist nun was extrudiert bedeutet. Einbettungen und Mäntel sind extrudiert, wenn sie so aufgespritzt werden, dass sich keine Hohlräume bilden. Dies ist wichtig, dass sich allfällige Gase und Dämpfe nicht durch den Kabel-

In NIN 7.05.5.1.2 (besondere Anforderungen für landwirtschaftliche und gartenbauliche Betriebsstätten) wird grundsätzlich ein Schutz von IP44 verlangt. Für Leuchten hingegen sogar IP54 (7.05.5.5.9). Das war auch schon in der Version 2010 so geregelt. Wenn man aber genau weiter liest, stellt man fest, dass diese besonderen Anforderungen «nur» in Bereichen gelten, wo Nutztiere gehalten werden, Futtermittel etc. gelagert und weiterverarbeitet wird und für Gewächshäuser! (7.05.2.1.1) Auch gilt dieses Kapitel nicht für Räume und Orte für den Haushaltbereich und ähnliche Zwecke. Im beschriebenen Fall

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Minimaler IP-Schutzgrad in Nebenräumen der Landwirtschaft Wir haben auf einem Bauernhof, auf welchem eine PV-Anlage montiert wurde, im Jahr 2012 eine neue Hauptverteilung montiert. Diese HV steht in einem Raum (Wände und Decke Beton), in welchem der Landwirt auch eine Werkstatt eingerichtet hat, wo er diverse Reparaturen vornimmt. Die Verteilung hat einen Schutzgrad von IP40 B. Dies wurde nun bemängelt. Laut Kontrolleur müsste die Verteilung einen Schutzgrad von mind. IP54 aufweisen, da es in diesem Raum zu Staubablagerungen kommen könnte. Aus unserer Sicht ist das aber nicht nötig und hätte erhebliche Kostenfolgen. (F. F. per E-Mail)

steht die Hauptverteilung in einem separaten Raum, wo eben keine wie oben beschriebene Nutzung stattfindet. Da aber im gleichen Raum eine Werkstatt eingerichtet wurde, entsteht normentechnisch betrachtet eine Art «Grauzone», denn was genau wird hier gemacht? Und so braucht es eine fachliche Beurteilung, welcher IPSchutz aufgrund der zu erwartenden, äusseren Einflüssen nötig wird. Die Schaltgerätekombination weist aktuell einen Schutz von IP4X auf. Wenn tatsächlich zu erwarten ist, dass es zu Staubablagerungen kommt, so muss auf IP5X aufgerüstet werden. Dazu besteht aber nach NIN 5.1.2.2.2 und 5.1.A.1 auch die Möglichkeit, die SK mit beispielsweise einem Schrank zu umschliessen. In Ihrem Fall weichen die Beurteilungen zwischen Ihnen und dem Kontrolleur voneinander ab. Die Anlage steht aber seit 2012 in Betrieb und so sollte es eigentlich aufgrund der konkreten Erfahrung möglich sein zu beurteilen, ob sich auf der Verteilung Staub ablagert oder nicht! Noch ein weiterer Hinweis: Ein Schutzgrad von IP40B ist praktisch nicht möglich: B würde Fingersicherheit bedeuten und ist ab IP2X bereits erfüllt. Mit IP4X ist ein noch höherer Schutz vorhanden (sog. Drahtsicherheit). (dk)

LED-Bänder in Badezimmern Bei einem Badzimmerumbau wünscht sich der Kunde eine Beleuchtung mit einem LED-Band. Das Band möchte er an der Decke an den Wänden nachinstalliert haben. Da die Raumhöhe unter 2,25 m liegt wird das LED-Band zum Teil durch den Bereich 1 und 2 der Badewanne und der Dusche geführt. Ist dies überhaupt zulässig? Was muss beachtet werden? (E. H. per E-Mail) Im Bereich 1 und 2 sind Leuchten zugelassen. Die NIN 2015 lässt sogar

im Bereich 1 Leuchten zu, welche mit 230 V betrieben werden. Für alle Betriebsmittel, welche im Bereich 1 oder 2 installiert werden, gilt gemäss NIN die Schutzart IPX4. Dies gilt auch für ein LED-Band. Im Handel findet man solche LED-Bänder bis IP68. Die Stromquelle, sprich der Konverter, muss ausserhalb des Bereichs 0 oder 1 angebracht werden. Siehe auch Abbildung 5. (pn)

Wie sieht eine Risikoanalyse nach NEV für eine Schaltgerätekombination aus? Nach intensivem Studium der neuen NEV (Verordnung über elektrische Niederspannungserzeugnisse) frage ich mich, ob nun auch für eine Schaltgerätekombination eine Risikoanalyse gemacht werden muss. Und wenn ja, wie sieht eine solche aus und muss diese dem Kunden ausgehändigt werden? (R. L. per E-Mail) Die Verordnung über elektrische Niederspannungserzeugnisse (NEV) ist

überarbeitet worden und diese neue Version ist seit April dieses Jahres gültig. Es sind einige Änderungen und Anpassungen an andere Verordnungen vorgenommen worden. In Artikel 12 steht, dass Wirtschaftsakteure (früher Art 7, Inverkehrbringer) die technischen Unterlagen der Kontrollstelle (ESTI) zur Verfügung halten müssen. Zu diesen technischen Unterlagen gehört neu eine «geeigneten Risikobeurteilung» (Art. 12 Abs. 2e). Bis dahin kann also die Frage, ob diese Informationen dem Kunden ausgehändigt werden müssen schon mal mit «Nein» beantwortet werden. Anders sieht es für den Hersteller einer Schaltgerätekombination (SK) hinsichtlich der Dokumentation selber aus. Er muss eben eine «geeignete» Risikobeurteilung vornehmen und dokumentieren. Die NEV selber verlangt aber schon in Art. 3, dass ein Erzeugnis – und dazu zählt eben eine Schaltgerätekombination – den anerkannten Regeln der Technik entsprechen muss. So wendet der Hersteller ei-

ner SK die SN EN 61439 für sein Erzeugnis an. Mit dem Einhalten dieser Norm sind bereits alle nötigen Massnahmen getroffen worden, um die mit einer SK grundsätzlich verbundenen Risiken auf ein zulässiges Mass zu reduzieren: Elektrischer Schlag, Brand, Übertemperatur etc. Einige Punkte müssen zusätzlich zwischen Hersteller und Anwender vereinbart werden. Dazu bietet die erwähnte Norm eine Checkliste im Anhang. Wenn auch diese Vereinbarungen getroffen wurden, sind mögliche weitere Risiken erkannt und die nötigen Massnahmen zur Reduktion getroffen worden. So zum Beispiel ob es dem Kunden später erlaubt sei, einzelne Komponenten selber zu ersetzen und in der Folge zusätzliche, innere Abdeckungen angebracht werden müssen. Da damit auch der künftige Standort der SK, die entsprechenden äusseren Einflüsse und der Benutzerkreis bekannt wird, stellt sich für den Hersteller die Frage, ob noch weitere Risiken zu erwarten sind. Und wenn das nicht der Fall ist, so steht in den nach NEV geforderten technischen Unterlagen zum Beispiel: Es sind zusätzlich zu den EN 61439-1 keine weiteren Massnahmen zur Risikominderung nötig. (dk)

* David Keller und Pius Nauer sind Fachlehrer an der Schweizerischen Technischen Fachschule Winterthur und unterrichten beide im Bereich Vorschriften. david.keller@elektrotechnik.ch pius.nauer@elektrotechnik.ch

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Fokus Elektrosicherheit: Energieeffiziente Antriebssysteme, Teil 1

Der Frequenzumrichter Elektrisch angetriebene Systeme beanspruchen rund 44 % des gesamten Stromverbrauchs in der Schweiz bzw. knapp 70 % des Strombedarfs in Industrieanlagen1. Entsprechend hoch sind die Erwartungen an die Energieeinsparung dank energieeffizienten Motoren und Frequenzumrichtern, mit denen sich diese zweiteilige Artikelserie befassen wird. Im Zentrum steht dabei die Frage, wie sich eine Steigerung der Energieeffizienz mit elektrischen Antrieben konkret realisieren lässt.

ter) die bessere Wahl (siehe Artikel Seite 34 in ET 9/2015). Überall dort, wo fest definierte, konstante Drehzahlen benötigt werden, ist der Einsatz eines FUs somit nicht sinnvoll. Auch in Anlagen mit einem überdimensionierten Motor wirkt sich der Einsatz eines FUs nicht positiv auf die Energiebilanz aus, da der Motor dauernd in einem schlechten Wirkungsgradbereich arbeiten würde.

Beat Keller *

Kann jeder Motor an einem Frequenzumrichter betrieben werden? Der FU eignet sich sowohl für Asynchronmotoren als auch für Permanentmagnetmotoren und Synchronreluktanzmotoren. Die Lebensdauer von 10-jährigen und älteren Motoren hingegen wird möglicherweise durch einen FU verkürzt. Der Grund liegt darin, dass das Ausgangssignal des FUs nicht sinusförmig, sondern rechteckförmig ist. Das Zu- und Wegschalten der Rechteckimpulse erzeugt hohe Spannungsspitzen (Bild 1), die teilweise eine zu grosse Belastung für die Wicklungsisolationen älterer Motoren sein können. Dagegen hilft ein auf der Ausgangsseite des FUs angebrachter, sogenannter du/dt-Filter, der die Höhe der Schaltspitzen reduziert. Ebenso kann ein Sinusfilter eingebaut werden, um ausgangsseitig am FU eine annähernd sinusförmige Spannung zu generieren. Dabei ist zu beachten, dass beide Filtertypen Kosten verursachen und den Wirkungsgrad des Systems schmälern.

Mit der Erfindung des Transistors resp. des Thyristors in den 1940er- resp. 1950er-Jahren wurde der Grundstein gelegt, um die Drehzahl von Elektromotoren auf einfache Art und Weise regeln zu können. Der bereits 1934 patentierte Frequenzumrichter (FU) kam

Einsatz eines FUs überall dort sinnvoll ist, wo die Energieeinsparung dank der Drehzahlregelung grösser ist als die erwähnten Verluste. Dies ist vor allem bei Ventilatoren und Pumpen der Fall, die nicht über die ganze Laufzeit hinweg das volle Volumen fördern müssen. Der Energieverbrauch solcher Lasten verhält sich in der 3. Potenz zur Drehzahl-

1 Spannungsformen Netz, Zwischenkreis und ausgangsseitig des Frequenzumrichters. (Quelle: ABB Schweiz AG)

zu Beginn mehrheitlich in Anlagen zum Einsatz, für deren reibungslosen Betrieb eine Drehzahlregelung notwendig war. Zu diesen zählten namentlich industrielle Maschinen, Aufzüge, Bahnen etc. Erst in den letzten zwei bis drei Jahrzehnten wurde der FU immer öfters auch zur Energieeinsparung eingesetzt. Spart der Frequenzumrichter immer Energie ein? Diese Frage kann man nicht generell mit Ja beantworten. Das Energiesparpotenzial eines FUs hängt im Wesentlichen von seinem Einsatzgebiet ab. Grundsätzlich muss man sich darüber im Klaren sein, dass der FU immer einen Eigenverbrauch hat und den Wirkungsgrad des Motors oft leicht verschlechtert. Daraus folgt, dass der 64 | Elektrotechnik 9/16

änderung. Vereinfacht lässt sich sagen, dass anstelle der Regulation von Volumenströmen durch Klappen oder Schieber ein grosses Energiesparpotenzial dank der elektronischen Drehzahlregelung besteht. Viele Anlagen werden heute noch ohne FU betrieben. Verschiedenen Untersuchungen zufolge sind erst ca. 20 % aller Antriebssysteme mit einem FU ausgerüstet, obwohl etwa 50 % dafür geeignet wären. In welchen Fällen ist ein Frequenzumrichter nicht sinnvoll? Keine Energie lässt sich einsparen, wenn der FU lediglich zum sanften Hochfahren grosser Lasten verwendet wird, die dauernd mit 50 Hz Netzfrequenz betrieben werden. Für diese Anwendung ist ein Sanftanlasser (Softstar-

Verschiedene Bauarten von Frequenzumrichtern Ein netzseitiger Gleichrichter, ein DC-Zwischenkreis und ein Wechselrichter auf der Sekundärseite sind die primären Bestandteile des FU-Leistungsteils (Bild 2). Der Ausgangswechselrichter besteht immer aus einem IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), einem abschaltbaren Leistungshalbleiter mit antiparalleler Diode. Auf der Netzseite können ein Diodengleichrichter, ein Umkehrgleichrichter oder ebenfalls ein IGBT eingebaut sein.

2 Übersicht verschiedener FU-Technologien.

Ein rückspeisefähiger FU, der kinetische Energie etwa bei Fahrzeugen, Liften etc. ins Netz zurückspeist, benötigt eine IGBT-Beschaltung des Eingangs. EMV und Netzrückwirkungen Bei jedem Gerät, das Leistungselektronik enthält, kann es zu unerwünschten Wirkungen kommen. Dies ist auch bei einem FU der Fall. Nachfolgend die wichtigsten Störungen: • Oberschwingungen auf der Eingangsseite • Emission starker magnetischer und elektrischer Felder in der Motorenanschlussleitung • Erhöhte Spannungen an den Motorleitungen • Ableit- und Störströme Die richtige Auswahl eines FUs und eine fachgerechte Installation können viele dieser unerwünschten Wirkungen minimieren. Je höher die Pulsigkeit ei-

(Quelle: www.topmotors.ch Merkblatt 25)

nes Gerätes ist, desto geringer fallen die Oberschwingungen aus. Die weitverbreitete 6-pulsige Gleichrichtung führt zu hohen Anteilen an Oberschwingungen, vor allem der 5. und 7. Harmonischen. 12- oder 18-pulsige Umrichter sind zwar teurer in der Anschaffung, sie haben dafür weniger Rückwirkungen. Zur Kompensation der Oberschwingungen kann ein Low Harmonic Filter auf der Netzseite eingebaut werden. So gut wie rückwirkungsfrei sind FUs mit IGBT-Technologie auf der Netzseite, die bis anhin nur in Anlagen verwendet wurden, wo eine Energierückspeisung ins Netz erforderlich war. In Kürze werden auch IGBT-FUs für den Ventilations- und Pumpenbereich erhältlich sein. Emissionen über die Motorenleitungen sowie Ableit- und Störströme lassen sich durch eine richtige Installation erheblich reduzieren, was im nächsten Abschnitt genauer behandelt wird.

3 Anlageschalter mit grossflächiger Schirmüberführung.

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Auf die richtige Installation kommt es an Obwohl FUs seit mehreren Jahrzehnten eingesetzt werden, besteht bei vielen Installationen ein erhebliches Verbesserungspotenzial. Zu den verbesserungswürdigen Punkten gehört zweifellos die Abschirmung der Leitung zwischen FU und Motor. Ein Muss für einen zuverlässigen Betrieb ist die konsequente Verwendung konzentrisch geschirmter, mehradriger Kabel. Der Schirm muss beidseitig an den Anschlussstellen, möglichst grossflächig auf das Gehäuse aufgelegt werden. Bei der Verwendung von Kabelverschraubungen sind EMV-taugliche Modelle einzusetzen, welche die Schirmung auf das Gehäuse überleiten. Zudem sollten nur Anlageschalter zum Zuge kommen, die eine grossflächige Überführung der Schirmung gewährleisten (Bild 3). Das möglichst kurz gehaltene Kabel zwischen FU und Motor soll nicht länger als 100 m sein und ist getrennt von Signal- und Steuerkabeln zu verlegen. Schliesslich sind bei der Standortwahl eines FUs die Temperaturbedingungen zu beachten. Diese sind etwa in einem Schaltschrank nicht immer ideal, was

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dazu führt, dass die Verlustleistung oft aufwändig abgeführt werden muss. Werden die oben erwähnten Punkte konsequent umgesetzt und die Installationsanleitungen der Hersteller genau befolgt, kann die Anlage effizient und störungsfrei arbeiten. Fazit und rechtlicher Ausblick Die elektronische Drehzahlregelung spielt seit langem eine wichtige Rolle in der Gebäudeautomation, Automatisierungstechnik etc., wo sie Prozesse optimiert und Energie einzusparen hilft, indem die Antriebe dem tatsächlichen Bedarf angepasst werden. Damit ein FU für eine spezifische Applikation richtig bzw. energieeffizient ausgelegt ist, braucht es eine optimale Zusammenarbeit aller an der Installation Beteiligten: Vom Anlagebetreiber über den Planer, den Lieferanten von Motoren und Frequenzumrichtern bis zum Elektroinstallateur sind alle gefordert, ihren Beitrag zur jeweils effizientesten Lösung zu leisten. In Bezug auf die Bestimmung der Effizienzklassen von Frequenzumrichtern gibt es international noch keine ver-

bindliche Norm. Die 2014 in Kraft getretene EN 50598-22 nimmt zwar eine Einstufung von Frequenzumrichtern und Motorensystemen in Effizienzklassen vor. Sie enthält jedoch nur ein provisorisches Messverfahren für die Zuteilung von FUs in die Effizienzklasse 1. Per 1. 1. 2017 wird diese Lücke geschlossen durch das Inkrafttreten der IEC 61800-9-13, die das ganze Antriebssystem berücksichtigen wird. ■

Autor * Beat Keller ist dipl. Elektroinstallateur und arbeitet bei Electrosuisse als Fachstellenleiter Weiterbildung. Er ist als Referent für verschiedene Kurse tätig und verfügt über fundierte Kenntnisse im Bereich Schaltanlagen und elektrischen Installationen. Quellen 1 Quelle: www.energieschweiz.ch, August 2016 2 SN EN 50598-2: Ökodesign für Antriebssysteme, Motorstarter, Leistungselektronik und deren angetriebene Einrichtungen – Teil 2: Indikatoren für die Energieeffizienz von Antriebssystemen und Motorstartern 3 IEC 61800-9-1: Drehzahlveränderbare elektrische Antriebe – Teil 9-1: Energieeffizienz für Antriebssysteme, Motorstarter, Leistungselektronik und deren angetriebene Einrichtungen - Allgemeine Anforderungen für die Erstellung von Normen zur Energieeffizienz von Ausrüstungen mit Elektroantrieb nach dem erweiterten Produktansatz (EPA) und semi-analytischen Modellen (SAM)

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LED-Scheinwerfer HR Nicht nur Zukunftsmusik, sondern Realität. Der LED-Scheinwerfer HR von HS Technics AG, bestückt mit 392 LEDs, erreicht einen Lichtstrom von 12 000 Lumen, bei einer Systemleistung inkl. Vorschaltgerät von nur 120 Watt. Bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von ca. 50 000 h, ist der Scheinwerfer erhältlich in den Lichtfarben 4000 und 5000 Kelvin. Mit den verschiedenen Abstrahlwinkeln von 120 °, 60 ° oder 30/60 ° können Montagehöhen bis 25 Meter abgedeckt werden. Gegenüber konventionellen Beleuchtungssystemen prägen noch weitere Vorteile das Produkt. Wie das optimale Wärmemanagement, Schaltfestigkeit, IP66 und Umgebungstemperaturen von -30 °C bis +50 °C. Mit diesem umweltfreundlichen und leistungsstarken LED-

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BODO – die innovative Bodensteckdose von PUK Schweiz Überall dort wo Strom oder Daten benötigt werden – sei es in Ladenpassagen, Empfangshallen, Ausstellungsflächen, Büroräumen oder hochwertigen Wohnräumen mit Lino-, Stein-, Fliesen- oder Parkettböden – ist die innovative Bodensteckdose von PUK Schweiz AG die erste Wahl. Sollen elektrische Geräte an einer beliebigen Stelle im Raum tritt- und staubsicher angeschlossen werden, spielt BODO seine Stärken aus. Der runde Einzelauslass mit Bodensteckdose ermöglicht einen ebenerdigen und versenkbaren Anschluss und bietet trotz ihrer kompakten Bauweise genügend Platz. Die robuste Bauweise erlaubt ein Überfahren mit einer Direktlast von bis

zu 1,5 Tonnen. Die Bodensteckdose erfüllt DIN EN 50085 und ist für Räume mit trocken und nass gepflegten Bodenbelägen geeignet. Der Einsatz von Reinigungsmaschinen stellt somit kein Problem dar, denn der Schutz der Anschlüsse gegen einen Wasserschwall ist sowohl im geschlossenen als auch im offenen Zustand jederzeit gewährleistet. Weitere Informationen erhalten Sie unter dere nachstehenden Telefonnummer auf derWebsite vom Hersteller. ■

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Neue Ein-/Ausgangsbaugruppe von Innoxel Innoxel ergänzt ihr Gebäudeautomationssystem NOXnet mit einer Universal-Baugruppe mit je 8 Ein- und Ausgängen für Kleinspannungen. Die Eingänge lassen sich wahlweise als potenzialfreie Kontakte (Dry Contact) oder 24-VDC-Spannungsquellen (Pot-free) nutzen. Die Umstellung erfolgt per Schiebeschalter. Bei den Ausgängen handelt es sich um potenzialfreie Relaiskontakte (Schliesser) mit vergoldeten Kontakten, damit auch kleinste Ströme zuverlässig geschaltet werden können. Die Baugruppe dient hauptsächlich als Schnittstelle zur Steuerung 70 | Elektrotechnik 9/16

und Visualisierung von Garagentoren, Lüftungen, Alarmanlagen, SPS-Steuerungen usw. Die Konfiguration erfolgt wie gewohnt mit der PC-Software «INNOXEL Setup», die zum kostenlosen Download bereitsteht. ■ INNOXEL System AG 3661 Uetendorf Tel. 033 345 28 00 info@innoxel.ch www.innoxel.ch

Beeindruckend einfach ist die Erstellung. Diese erfolgt nämlich mit ein paar Maus-Klicks. Sowohl Inhalt wie auch Struktur entstehen bereits beim Erstellen der Programmstruktur und werden nur noch nach Wunsch des Kunden modifiziert, sprich Elemente gelöscht, zusammengefasst, verschoben etc. Wie das WebApp anschliessend aussieht, kontrolliert der Ersteller bereits im Simulator des xTools. Damit lädt er ein getestetes und mit dem Kunden besprochenes Programm und verkürzt auch die Zeit der Inbetriebnahme massiv. Ein weiteres Element um mit Twiline aus dem Einfamilienhaus effizient und kostenoptimiert ein Smart Home zu machen. Wie das funktioniert, sehen Sie im Film auf YouToube (über die nachstehende Website oder den QRCode). ■

Mit der Überarbeitung der Zentrale und des Programmiertools wurde auch das WebApp zum Bedienen des Smart Home auf eine neue Basis gestellt. Der

Benutzer erhält eine übersichtliche Navigation und eine einfache Struktur, welche selbsterklärend ist und von jedermann intuitiv bedient werden kann.

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Das TWILINE-WebApp

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Allumfassender Schutz vor Fehlerströmen

Bei elektronischen Betriebsmitteln können im Fehlerfall glatte Gleichfehlerströme und hochfrequente Wechsel-fehlerströme auftreten, die von Fehlerstromschutzeinrichtungen des Typs A nicht erfasst werden. Ein umfassender Personen- und Anlagenschutz ist hiermit nicht gewährleistet. Für diese Anwendungen sind daher allstromsensitive FI-Schutzschalter vom Typ B einzusetzen (NIN 2015 5.1.3.3). Mit der Baureihe DFS 4 Typ B der Firma Doepke bietet Demelectric kompakte zwei- und vierpolige allstromsensitive FI-Schutzschalter mit drei unterschiedlichen Kennlinien bis 100 kHz an. Alle Ausführungen sind für Ströme von 16 A bis 125 A im Gehäuse für Tragschienenmontage mit nur vier Teilungseinheiten erhältlich. Die Geräte erfassen glatte Gleichfehlerströme sowie alle weiteren Fehlerströme vom

Typ B gemäss IEC 60755. Einsatzgebiete: Rolltreppen, Lüftungen, Produktionsanlagen, Medizintechnik, Photovoltaik-Installationen. Die neuen intelligenten Fehlerstromschutzschalter der Reihe «Selftest» führen in regelmässigen Abständen eine Selbstdiagnose durch. Was sonst manuell durch Betätigen der Prüftaste erledigt werden muss, geschieht bei diesen Geräten automatisch monatlich. Der Schalter wird dabei auf einwandfreie Funktion überprüft. Bypass-Kontakte übernehmen die Spannungsversorgung der Anlage während dieses Selbsttests. Der «Selftest Restart» ergänzt diese Funktion durch automatisches Wiedereinschalten bei Fehlauslösungen. Der «Selftest Restart» schaltet innerhalb von zehn Sekunden die Spannungsversorgung wieder zu, nachdem er den Isolationswiderstand gegen Erde überprüft hat. Ein Wiedereinschalten erfolgt erst bei fehlerfreier Anlage. Beide Geräte sind in zwei- und vierpoliger Ausführung mit Bemessungsströmen von 25–63 A verfügbar. ■

Demelectric AG 8954 Geroldswil Tel. 043 455 44 00 info@demelectric.ch, www.demelectric.ch

CFW PowerCable – jetzt auch für Frequenz-Umrichter

Die stufenlose Drehzahlsteuerung von Elektromotoren über Frequenz-Umrichter (FU) ist aus Sicht der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) immer noch eine grosse Herausforderung. Die Hersteller verweisen in diesem Zusammenhang höchstens auf die Verwendung von konzentrischen Kabeln, bei denen der Kabelschirm auch die Funktion des Schutzleiters übernehmen muss. Aufgrund dieser Situation bietet CFW mit dem PowerCable, Typ CPF, eine weitere bahnbrechende Neuheit. Um den zentrisch geführten Schutzleiter sind jeweils zwei Leiter pro Phase, zueinander gespiegelt 72 | Elektrotechnik 9/16

und verseilt, angeordnet. Die wahlweise vorhandene 100 %-Kabelabschirmung besteht aus einem Cu-Geflecht sowie einer Alufolie. Dieser einzigartige Aufbau verleiht dem FU-Kabel herausragende EMV-Eigenschaften: Induktionsfrei gegenüber dem PE und parallel verlegten MSR-Leitungen. Extrem niedrige EMFAbstrahlung sowie einen nicht zu übertreffenden Wirkungsgrad. Wegen der doppelt geführten Phasenleiter darf der aufsummierte Leiterquerschnitt gegenüber der Einleiter-Technik erst noch deutlich kleiner sein (beispielsweise ersetzten 2 × 95 mm2 problemlos 1 × 240 mm2). Dies wiederum äussert sich positiv im geringeren Gewicht, einer noch besseren Flexibilität sowie einem vorteilhaften Preis. CFW PowerCable gibt es als 4-LeiterTrafokabel, als 5-Leiter Installationskabel sowie neu auch als 7-Leiter-FU-Kabel. ■ CFW EMV-Consulting AG 9411 Reute Tel. 071 891 57 41 info@cfw.ch, www.cfw.ch

Esylux erweitert seine FLAT-Serie mit neuen Präsenz- und Bewegungsmeldern für spezielle Raumumgebungen und Gebäudesysteme. Um in Bauten mit Sichtbetonflächen einerseits die Energieeffizienz zu erhöhen, andererseits ein stilgemässes Aussehen der Technik zu gewährleisten, wurden Varianten in betongrauer Ausführung entwickelt. Die FLAT-Serie umfasst Präsenzund Bewegungsmelder in Betongrau ähnlich RAL 7023, die sich farblich harmonisch in ein entsprechend gestaltetes Ambiente einfügen. Dank der sehr geringen Aufbauhöhe von nur 6,8 mm bleiben die Melder dabei optisch dezent. Die runden Abdeckungen sind wahlweise aus Kunststoff oder in Ausführungen aus Glas erhältlich. Um die Flexibilität der Serie auch in Sachen Systemumgebung zu erhöhen, präsentiert Esylux zugleich KNX-fähige Varianten der FLAT Präsenzmelder. Bei diesen steht eine Vielzahl an Kommunikationsobjekten zur Verfügung, mit denen sich die Automation von Beleuchtung und anderen Gewerken besonders bedarfsgerecht gestalten lässt.

Der Konstantlichtregelung oder dem Schalten des Kunstlichts dienen zwei separate Ausgangskanäle, die bei Bedarf – im halbautomatischen Betrieb – auch mithilfe eines externen KNXTasters getrennt voneinander angesteuert werden können. Zusätzlich sind die Melder in der Lage, bei Abwesenheit von Menschen ein Orientierungslicht von 10 oder 50 % zu realisieren – entweder dauerhaft oder mit einer eigenen Nachlaufzeit, nach deren Ende das Licht dann endgültig abgeschaltet wird. Um ein energieeffizientes Schalten von HLK-Geräten zu ermöglichen, kann über einen zusätzlichen Ausgangskanal ein Präsenzsignal an das KNX-System gesendet werden. In grösseren Räumen lassen sich mehrere Melder miteinander kombinieren und dafür wahlweise als Master oder als Slave konfigurieren. Alle Melder der FLAT-Serie verfügen über eine Reichweite von acht Metern im Durchmesser und werden mit einer Linsenmaske geliefert, die den Erfassungsbereich bei Bedarf begrenzt. Ohne Maske beträgt dieser 360 ° Grad, weshalb die Melder in erster Linie für

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Stilvolle Energieeffizienz für Sichtbeton und KNX

die Deckenmontage gedacht sind. Mithilfe der separat erhältlichen Fernbedienung lassen sie sich jedoch leicht für eine Wandplatzierung und entsprechend andere Lichtverhältnisse umparametrieren. ■ Esylux Swiss AG 8302 Kloten Tel. 044 808 61 00 www.esylux.ch

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Neue Leckstrommesszangen Fluke 368 FC und 369 FC Da Leckströme unnötige Ausfälle und intermittierende Auslösungen von Fehlerstromschutzeinrichtungen (RCD) verursachen können, ist die Quantifizierung von Leckströmen ein wichtiger Bestandteil eines präventiven Instandhaltungsprogramms. Die neuen Leckstrommesszangen Fluke 368 FC und 369 FC unterstützen Industrieelektriker und Instandhaltungstechniker dabei, Leckströme im Zeitablauf zu messen, zu dokumentieren, zu protokollieren und zu vergleichen, ohne wichtige Geräte herunterfahren zu müssen. So können Sie Pro-

bleme vermeiden, bevor sie auftreten. Die robusten Strommesszangen verfügen über Klemmbacken mit grossem Durchmesser (40 mm beim Modell 368 FC, 61 mm beim Modell 369 FC) für Arbeiten an Leitern mit grossem Durchmesser. Die Klemmbacken sind voll abgeschirmt und dafür ausgelegt, sehr kleine Leckströme (bis zu 10 A) genau zu erfassen und externe elektromagnetische Störungen zu minimieren. Die Echteffektivwert-Messgeräte wurden dafür entwickelt, mit der höchsten Auflösung von 1 µA und einem oberen Messbereich von 60 Ampere komplexe Signale genau zu messen. 368 FC und 369 FC sind Teil von Fluke Connect, einem System mit mehr als 40 Wireless-Messgeräten, die über die Fluke Connect App oder Fluke Connect Assets Software kommunizieren. Diese Cloud-basierte Lösung sammelt Messda-

ten, um einen umfassenden Überblick über den Status wichtiger Geräte zu erstellen. Ausserdem können Techniker hiermit Wärmebilder und elektrische Messungen in Echtzeit auf ihren Smartphones oder Tablets anzeigen, aufzeichnen, freigeben und automatisch in die Cloud hochladen. Es können Berichte erstellt und über das E-Mail-System vor Ort geteilt werden. Die Strommesszangen mit Sicherheitsspezifikation nach Überspannungskategorie CAT III 600 V/CAT IV 300 V besitzen ein nach vorne gerichtetes LED-Arbeitslicht für das Arbeiten in dunklen Schaltschränken, eine Anzeige mit automatisch abschaltender Hintergrundbeleuchtung sowie eine automatische Abschaltfunktion, um die Betriebsdauer zu verlängern. ■ www.fluke.ch/368fc

Premium High Speed HDMI-Kabel für 4K-Anwendungen HDMI, das High Definition Multimedia Interface zur digitalen Übertragung von Video- und Audiodaten, eignet sich in seiner neusten Version 2.0b für die flüssige Übertragung von 4K-Inhalten und Filmen in 3D. Nun sind von Ceconet kompatible Premium High Speed HDMI-Kabel erhältlich, die dem «Premium HDMI Cable Certification Program» entsprechen und detailreichen 4K/UltraHD-Content in High-EndQualität bis zu 10 m übertragen. Die HDMI-2.0b-konformen Kabel sind auf beiden Seiten mit 360 ° geschirmten, mit Gold beschichteten HDMI-Steckern ausgestattet. Sie ermöglichen 4K-Datenübertragungen mit 50/60 Hz (4096 × 2160 p), HDR und unterstützen Bandbreiten bis 18 Gbps. Die von Ceconet hergestellten Premium High

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Speed HDMI-Kabel sind auch in Ultra-Slim-Ausführungen erhältlich – dies in Längen von 0,75 bis 3 m. Sie eignen sich namentlich für High-Speed-HDMI-Anwendungen, welche begrenzte Platzverhältnisse für die Kabelführung aufweisen. Laut Flavio Bossi von Ceconet, ist das preislich attraktive HDMI-2.0b-konforme Kabelprogramm von Ceconet umfassend. «Zudem entsprechen unsere kompatiblen High-SpeedHDMI-Kabel in allen erhältlichen Längen dem zertifizierten Premium High Speed HDMI-Kabel, das wir dem grössten schweizerischen Telekommunikationsanbieter für seine neue UHD-TV-Box liefern dürfen.» ■

Ceconet AG 5506 Mägenwil Tel. 062 887 27 37 info@ceconet.ch www.ceconet.ch

Mit AKAD Technics in die digitale Zukunft – Big Data Unter dem Begriff «Big Data» werden im Allgemeinen die immer schneller wachsenden Datenberge sowie die ITInfrastrukturen verstanden, die für die Bearbeitung dieser Daten notwendig sind. Man schätzt, dass der weltweite IP-Verkehr im Jahr 2019 einem Datenvolumen von 504 Milliarden DVDs entsprechen wird – das bedeutet, dass jede Stunde 58 Millionen DVDs über das Internet verbreitet werden. Die Bildungsgänge von AKAD Technics bereiten Studierende auf den Umgang mit Big Data vor: • Höhere Fachschule für Elektrotechnik (HFE): Dipl. Techniker/-innen HF Elektrotechnik entwickeln elektrotechnische oder elektronische Schaltungen zur Steuerung von Geräten, Maschinen und Anlagen. • Höhere Fachschule für Informatik (HFI): Dipl. Techniker/-innen HF Informatik tragen die Verantwortung für den zuverlässigen Betrieb, die Anpassung und die Weiterentwicklung der Informatiksysteme in einem Unternehmen.

• Höhere Fachschule für Wirtschaftsinformatik (HFWI): Dipl. Wirtschaftsinformatiker/-innen HF übernehmen Führungsaufgaben in Projekten, die zwischen ökonomischer und informationstechnischer Welt eines Unternehmens gestaltet werden. Detaillierte Informationen zu den Bildungsangeboten finden Sie auf der Website unter www.akad.ch/technics. ■

iBricks präsentiert mit Cello einen revolutionären Lichtschalter Anfang September hat iBricks Solutions in Bösingen FR ein bahnbrechendes Produkt aus dem Bereich Smart Home vorgestellt: Cello, ein ganz unscheinbares Ding: Quadratisch und genau so klein wie ein herkömmlicher Lichtschalter – dafür mit einem grossen Innenleben: Gleichzeitig kann es einen Lichtschalter, einen Rollladen-Taster und einen Thermostaten ersetzen. Anstelle von drei Einbaudosen wird nur noch eine benötigt. Dabei kostet ein Cello-Modul weniger als alle drei Einheiten zusammen. Voraussichtlich soll es für 149 Franken über den Ladentisch gehen. Der Listenpreis für die drei genannten Schalter liegt bei rund 180 Franken. Erstmals wird damit eine Hausautomation nicht teurer, als eine herkömmliche Installation. Dass dieser Cello einfach zu bedienen ist, über WLAN kommunizieren kann und vom Installateur einfach einzubauen ist, machen diesen neuen Lichtschalter zu einer kleinen Sensation. Lieferbar soll der Cello ab Anfang 2017 sein. Koppeln lässt er sich an ande-

re Cellos und an den iBricks-Server. Selbstverständlich ist auch die Bedienung über das Smartphone möglich. Lesen Sie in einer der nächsten Ausgaben der ET mehr über Cello. Wir stellen Ihnen die Technik näher vor und geben Ihnen Tipps für die Kundenberatung. ■ iBricks Solutions AG 3178 Bösingen Tel. 031 511 01 10 mail@ibricks.ch www.ibricks.ch/ibricks-cello

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Unterflurverteilung, robust und langlebig

Auf Marktplätzen oder in Sportstadien sind Unterflurverteiler eine praktische Lösung, wenn es darum geht, die Stromversorgung unsichtbar im Boden zu versenken. Gerade wenn es gilt Heimatschutzvorgaben zu erfüllen, bestechen die unterirdischen Systeme dadurch, dass man sie einerseits nicht sieht, wenn sie nicht gebraucht werden, aber andererseits Strom genau dort verfügbar ist, wenn er gebraucht wird. Ein

arbeits- und zeitaufwändiges Aufstellen von Baustromverteilern entfällt dadurch. Die Deckel der Unterflurverteiler können mit beliebigen Bodenbelägen gefüllt werden, bis hin zu einer Auspflasterung. Der verbleibende sichtbare Teil der Verteiler beschränkt sich dann auf den Deckelrahmen. Bei unterirdischen Stromverteilungen besteht prinzipiell die Gefahr des Eindringens von Wasser. Damit Mensch und Gerät dabei nicht zu Schaden kommen, ist bei der Konstruktion besonderes Augenmerk auf dem Entgegenwirken von Wasserschäden zu richten. Unterflurverteiler des Herstellers Moser Systemelektrik verfügen beispielsweise über technische Merkmale, die dieser Anforderung Rechnung tragen. Standardmässig ist ein Entwässerungsanschluss verbaut, der idealerweise an die Kanalisation angeschlossen wird, damit Wasser abfliessen kann. Ist das bauseits nicht möglich, schafft ein Sickerbett Abhilfe. Heizung bei Frost

Ein verbautes Heizsystem sorgt dafür, dass der Verteiler auch bei Schnee und Eis bedient werden kann, hat aber auch den Nebeneffekt, dass der Bildung von Kondenswasser im Inneren vorgebeugt wird. Die Deckel des Schwarzwälder Herstellers werden auf Wunsch zudem mit einer Tauchglocke ausgestattet. Das ist wichtig bei veränderlichen Grundwasserständen. Aufsteigendes Grundwasser kann durch die Glocke nicht an die elektrischen Komponenten gelangen. Unterflurverteiler sind durch ihre Unsichtbarkeit eine ästhetische Lösung, wenn Wert auf ein ansprechendes Stadtbild gelegt wird. Durch die konstruktiven Details sind diese Verteiler auf Langlebigkeit ausgelegt und rechnen sich durch die lange Betriebsdauer für die Betreiber. ■ Spälti Elektro AG 8340 Hinwil Tel. 044 938 80 90 info@spaelti-ag.ch www.spälti.ch

Ineltec 2017: Fokus auf intelligente Gebäudetechnologie Die Ineltec begleitet seit 50 Jahren die Schweizer Elektrotechnik- und Gebäudeautomationsbranche in ihrem stetigen Wandel. In den letzten Jahren hat sich die Gebäudeautomation zu einer Schlüsseltechnologie transformiert, wenn es darum geht, Gebäude komfortabel, sicher und energetisch wertvoll zu bauen oder zu modernisieren. Grundlage dafür ist eine interdisziplinäre Denkweise und Vernetzung aller beteiligten Branchen. Die Ineltec, die vom 12. bis 15. September 2017 wiederum in Basel stattfinden wird, positioniert sich als die Schweizer Messe für intelligente Gebäudetechnologie und wird den veränderten Ansprüchen der Anbieter mit einem vielseitigen Programm gerecht. Die Gebäudeautomation erfährt eine enorme Aufwertung und eine neue Relevanz, wenn es darum geht, einen Gebäudebestand zu modernisieren oder Neubauten energietechnisch effektiv auszulegen. Betrachtet man zum Beispiel die Kosten für eine umfassende energetische Sanierung, so fallen für die Optimierung der Gebäudetechnik durch Gebäudeautomation nur rund ein Zehntel der Gesamtkosten an. Demgegenüber stehen zu erzielende Einsparpotenziale von 20 bis 40 % der Energiekosten nach einer Sanierung. Zudem erwartet den Gebäudenutzer ein erheblicher Gewinn an Komfort und Sicherheit. Gebäudebetreiber profitieren von Flexibilität bei der Umnutzung und haben wichtige Informationen für den optimalen Betrieb und die Wartung.

Als Fachmesse für Systemlösungen bildet die Ineltec einen interdisziplinären Marktplatz für Handwerker, Planer, Ingenieure, Verbände und Hersteller aus allen Disziplinen der Gebäudeautomationsbranchen ab. Die Ineltec 2017 erwartet rund 18 000 Fachbesucher und präsentiert eine Vielzahl an Neuheiten und Trends aus den Bereichen Gebäudeautomation, Gebäudesicherheit, Elektrotechnik, dezentrale Energieerzeugung, Energieverteilung, Energieoptimierung, Kommunikationsinfrastruktur, Netzwerktechnik, Licht- und Beleuchtungstechnik. Neben den vielen Produktinnovationen der Aussteller, die sich über zwei Hallenebenen auf rund 27 000 m2 verteilen, wird die ineltec verschiedene Formate, auf denen Innovationen vorgestellt, neue Technologien erlebt und Lösungen diskutiert werden können, präsentieren. Die ineltec präsentiert sich nicht nur mit einer fokussierten Positionierung, sondern auch mit einem neuen Auftritt und einer Website der neusten Generation, die eine verbesserte Usability und ein geräteunabhängiges Design mit sich bringt. ■ www.ineltec.ch

Elektrotechnik 9/16 | 77

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67. Jahrgang 2016 Erscheint 12× jährlich ISSN 1015-3926 www.elektrotechnik.ch Auflage und Verbreitung (WEMF/SW-Beglaubigung 2015) Druckauflage 7500 Ex.*, Total verbreitete Auflage 6967 Ex., davon verkauft 3421 Ex. * inkl. Probe- und Werbeexemplare, Veranstaltungen und Messen Kontakt Alle Mitarbeiter erreichen Sie unter vorname.name@azmedien.ch

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Veranstaltungen 27.–30. 9. Essen Security Essen www.security-essen.de

Vorschau

30. 9. Umwelt Arena Spreitenbach Fachtagung «Gigabyte meets Gigawatt» www.swissmig.ch 11./12.10. Zürich Motor summit 2016 www.motorsummit.ch

So fliesst Strom mit System Das umfassende Programm an Kabelträgersystemen kann den unterschiedlichsten Bedarfsfällen der ElektroInstallationstechnik angepasst werden. Die Systeme sind geeignet für Kraftwerke, Industrieanlagen, Krankenhäuser, Flughäfen, Sportstadien. Die werkseitig serienmässig gefertigten Bauteile bilden komplette Baukastensysteme, mit denen auch grosse Mengen elektrischer Energie rationell über Kabel an die Verbraucherpunkte herangeführt werden können. Solche Systeme sind flexibel, wirtschaftlich und einfach zu montieren. Smart muss auch sicher sein Während Gebäude und Gebäudekomplexe traditionell mit unterschiedlichen Netzen für HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning), Energieversorgung, Beleuchtung oder Sprach- und Datenkommunikation ausgestattet werden, basiert das Smart Building auf einer einheitlichen IP-basierenden Technologieplattform für alle diese Systeme. Diese verspricht eine deutliche Kostenreduzierung nicht nur während der Bauphase, sondern aufgrund der damit einhergehenden Möglichkeiten der Automatisierung vor allem im laufenden Betrieb. Zudem ermöglicht das Smart Building dem Eigentümer die Entwicklung ganz neuer Geschäftsmodelle, in denen er sich vom reinen Vermieter zum Dienstleister rund um das Gebäude entwickelt. Höhere Risiken bei Arbeiten über Boden Bei Gewerbe-, Mehrzweck- und Industriebauten werden immer mehr hohe Räume gebaut. Diese Tatsache stellt neue Anforderungen an das Elektroinstallations-Personal. Wo das Arbeiten mit Leitern und herkömmlichen Gerüsten umständlich ist, werden vermehrt Hubarbeitsbühnen eingesetzt. Diese werden meist von den Installationsfirmen gemietet oder gekauft. Hubarbeitsbühnen stellen an die Mitarbeiter neue Herausforderungen. Deshalb werden von der Suva und von den meisten Vermietern Ausbildungen verlangt. ... und viele weitere aktuelle Artikel zu Themen rund um die Elektrotechnik, Gebäudetechnik, Automation und Telematik

Nächste Ausgaben ET 10/16 21. 10. 2016

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80 | Elektrotechnik 9/16

18.10. Brugg Energiespeichersysteme, dezentrale Batteriespeicherung www.hightechzentrum/ energiespeicher 26.10. Dübendorf Tage der Technik: Nachhaltigkeit im Gebäudebereich www.tage-der-technik.ch 28.10. Zürich Schweizer BIM Kongress www.bauen-digital.ch 2.–4.11. Lausanne Sécurité Lausanne www.securite-expo.ch 3.11. Zürich Energien der Zukunft www.electrosuisse.ch 3.11. EKZ, Dietikon Energien der Zukunft: PV to Heat www.electrosuisse.ch/ pv-to-heat 11.11. Luzern Freileitung im Netzbau www.electrosuisse.ch 16.11. Zürich advanceING, Schweizer Karriere- und Weiterbildungstag www.advanceING.ch 12./13.1.2017. Bern Schweizerischer Stromkongress www.stromkongress.ch 8./9.2.2017 Maintenance Schweiz www.easyfairs.com/ de/events 20.–31.3.2017 eltefa – Fachmesse für Elektrotechnik und Elektronik www.messe-stuttgart.de /eltefa 12.–15.9.2017 Basel Ineltec 2017 www.ineltec.ch

14.–17.11.2017 Messe Zürich Sicherheit 2017 www.sicherheit-messe. ch/ 16.–20.1.2018. Basel Swissbau www.swissbau.ch 18.–23.3.2018 Light + Building www.light-building.ch 5.–7.6.2018 Powertage www.powertage.ch Weiterbildungskurse (nach Anbieter) Electrosuisse 18. + 26.10. Schaltberechtigung Grundkurs 19.10, 15.11. Betriebselektriker-Bewilligung nach Art. 13 NIV (Wiederholungskurs) 4.11 Wiederholungskurs für Elektrokontrolleure/ Sicherheitsberater 24.10., 8.11. NIN Grundkurs 25.10., 9.11. Anlageplanung/Leitungsdimensionierung 26.10., 10.11. Praxisprobleme lösen mit der NIN 2015 3.11., 8.11., 15.11., 29.11. Forum für Elektrofachleute www.electrosuisse.ch/ weiterbildung Energie-cluster 27.9., 16.11., 17.11., 7.12., 24.1., 2.2. PlusenergieGebäude 18.10. Speicher/ Wärmetauscher 25.10., 23.11. IT-geführte Netze 16.11. Tageskurs Plusenergie-Gebäude www.energie-cluster.ch FAEL 2.11. Internet der Dinge, Zürich www.swissengineering.ch LonMark Schweiz 6.10. Refresherkurs 9.–13.10., 12./13. + 19./20.10. Systemintegratorenkurs (5 Tage) 10.11. Grundlagenkurs www.lonmark.ch eco2friendly «Trainings» Diverse Weiterbildungsmodule für Fachleute Infos, Programme, Anmeldung über e2f.ch/trainings

Omni Ray 1.11. Moxa Manages Switch Basics 3.11. Moxa Wireless LAN Basics 9.–11.11. Gebäudeautomation LTRAIN-LINX 17./18.11. Gebäudeautomation LTRAINLWEB-900 www.omniray.ch/ schulungen René Koch AG 25.11. Moderne Türkommunikation TC-Bus www.kochag.ch Schweizerische Technische Fachschule Winterthur (STFW) 24. 8.–1.7. 2017 Vorbereitungskurs zur Praxisprüfung Art. 8 NIV 3.–7.10. KNX-Grundkurs www.stfw.ch/ kursangebote (Höhere Fachschule HF) Vereon AG 16./17.11. Finanzielle Führung von EVU 15./16. 3. 2017 Branchenwissen Strom 30./31. 3. 2017 Innovationsforum Energie, Zürich www.vereon.ch Wago Contact SA 6.10., 27.10. Gebäudeautomation mit WAGO BACnet-Komponenten 11./12.10. Betriebsunterhalt 20.10., 2.11., 17.11. Interface Electronic Feierabendseminar 13.–15.12. CODESYS V2.3 Einsteiger (3 Tage) 4./5.10., 25./26.10. CODESYS V2.3 Einsteiger Plus 13./14.10., 20./21.12. CODESYS V2.3 Fortgeschrittene 18./19.10., 8./9.11., 6./7.12. Umsteiger von CODESYS V2.3 auf e!COCKPIT 27./28. 9., 22./23.11., 29./30.11. e!COCKPIT 29./30. 9., 10./11.11., 24./25.11., 1./2.12. e!COCKPIT Visualisierung 15./16.11. e!COCKPIT Fortgeschrittene objektorientierte Programmierung www.wago.ch/ seminare Weitere Veranstaltung auf www.elektrotechnik.ch