8 Wie grn ist der Schienenverkehr
20 Hintergrundwissen zu LED
70 Politisches Gerangel um Glasfasernetze
78 NIN-Know-how, Leserfragen Teil 71
Heft 10 | Oktober 2011
WWW.ELEKTROTECHNIK.CH
ELEKTROTECHNIK
AUTOMATION, TELEMATIK
GEBUDETECHNIK
Produkte fr maximale Versorgungssicherheit
Bringt Ihre Wand
in Form.
kallysto.pro kallysto.linekallysto.trend
kallysto jetzt mit Rundungen?
Zustzliche Rahmenfarben
fr kallysto.trend und kallysto.pro
kallysto verbindet modernes Design und Technik auf hchstem Niveau.
Die innovative Schalter- und Steckdosenserie von Hager erffnet Ihnen ein breites Spektrum
an Funktionen und Kombinationen. Finden Sie die perfekte Lsung fr Ihren Raum mit einer
vielseitigen Auswahl an Rahmenformen, Farben und Materialien. Entdecken Sie kallysto jetzt
in drei neuen Designlinien.
www.hager-tehalit.ch/kallysto
Editorial
Energiezukunft
Liebe Leserin, lieber Leser
Whrend sich die Lage der Unglcksreaktoren in Fukushima
nach sechs Monaten langsam stabilisiert, kmpfen die japani-
sche Regierung und die Betreiberfirma Tepco weiter intensiv
mit den Folgen der Atomkatastrophe. Laut Medienberichten
sollen bei Tepco ber 7000 Arbeitspltze abgebaut werden,
das sind rund 14 Prozent der Belegschaft, und fr Schaden-
ersatzforderungen rechnen Experten mit rund 10 Milliarden
Franken. Ohne Insolvenz anzumelden, kann das Unterneh-
men eine solche Summe gar nicht aufbringen und das japani-
sche Parlament hat krzlich einen Rettungsplan verabschie-
det, der Steuerzahler und Unternehmen an den Kosten des
Wiederaufbaus beteiligen soll.
Hinzu kommen die immensen Infrastrukturschden. Meh-
rere Millionen Kubikmeter Boden sind kontaminiert und
mssen entsorgt werden. Gemss Schtzungen ist eine Flche
von 2400 Quadratkilometern betroffen. Das japanische Um-
weltministerium rechnet fr den Dekontaminierungsaufwand
mit einem Wert von rund 5 Milliarden Franken. Allerdings
weiss die Regierung noch nicht, wohin der radioaktive Mll
entsorgt werden soll. Bei den beschdigten Kernreaktoren ist
inzwischen die kritische Temperaturgrenze von 100 Grad
Celsius krzlich erreicht worden. Damit kann eine sogenann-
te Kaltabschaltung zum Jahresende geschafft werden, ein
dauerhafter Zustand, wo kein Wasser mehr verdampft und
die Strahlbelastung weiter abnimmt. Die Bewohner im Um-
kreis von 20 Kilometern um das havarierte Atomkraftwerk
von Fukushima knnen auf absehbare Zeit nicht in ihr
Wohngebiet zurckkehren.
In der Schweiz geht das Hickhack in der Atomdebatte wei-
ter. Der Stnderat besttigt zwar die aktuelle Ausrichtung der
schweizerischen Energiepolitik vom Bundesrat, doch wird
unter den Parteien und Kommissionen weiterhin um Zu-
gestndnisse gefeilscht. Weit konkreter als in der Politik sind
Lsungen und Aussagen aus der Industrie. Dies zeigte die
vergangene ineltec. ET hat auf ber 30 Seiten vielseitige Be-
richte zu energieeffizienten Lsungen und Stimmen zur
Energiezukunft der Elektro- und Gebudetechnikbranche
zusammengetragen.
Hansjrg Wigger, Chefredaktor
Elektrotechnik 10/11 | 1
Wer ist der Gewinner des eco2friendly-Awards 2011?
Otto Fischer AG
DigitalStrom
Osram
Geben Sie Ihre Antwort auf der ET-Website
www.elektrotechnik.ch ein und
gewinnen Sie einen von drei MarroniMax
imWert von je 128 Franken.
Alle drei Antworten zur Wettbewerbsfrage in ET 9/11
waren richtig (siehe Artikel Seite 17 und
www.ottofischer.ch/e-mobility).
Je ein Jahresabonnement fr die Zeitschrift Kochen
imWert von je 68 Franken haben gewonnen:
Herr Fabian Linder, 3322 Schnbhl
Herr Martin Notz, 5415 Nussbaumen
Herr Heinrich Schlppi, 3775 Lenk
ET-Wettbewerb Oktober 2011
agenturamughafen.com
Schtzen Sie sich vor zu viel Sonne. Und zwar automatisch gut.
Als einer der fhrenden europischen Hersteller fr Sonnen-
schutz bieten wir Ihnen sogar Lsungen, mit denen Sie die
Sonne zumEnergiesparennutzen knnen. Setzen auch Sie auf
Systeme von Griesser und damit auf den richtigen, energie-
technisch sinnvollen Sonnenschutz. Interessiert? Rufen Sie
uns einfach an.
Griesser Sonnenschutz automatisch gut.
Griesser AG. Schweizer Qualitt seit 1882.
Tnikonerstrasse 3, 8355 Aadorf, Infoline 0848 841 258
[email protected], www.griesser.ch
Inhaltsverzeichnis
Editorial
1 Energiezukunft
Wirtschaft und Verbnde
4 Facettenauge liefert Strom
6 Bauen & Modernisieren
6 Partnerschaft in Lichtforschung
8 Wie grn ist der Schienenverkehr?
14 Wege in die Energiezukunft
15 15 Jahre PentaControl AG
16 Waschmaschine fr die Tasche
17 Leistungsspiegel fr Grossgerte
18 Fachbuch zu Photovoltaik
Licht und Leuchten
20 Hintergrundwissen zur LED
26 Leiterbahnen fr Leuchtwunder
27 Tragische Sparlampen
28 Schritt zu breiter OLED-
Anwendung
29 Ein besseres Leben mit Licht
Installations- und
Gebudetechnik
30 Sicher Schalten mit SafeLine
von ABB
31 Sicherheit der elektrischen
Installationen
ineltec
34 Positive Stimmung und nach-
haltige Lsungen
40 Smart House + Smart Grid
= Herausforderung
41 Lsungen fr Green Buildings
47 LED sind Renner
49 Esylux kompromisslose Qualitt
51 Partner fr Messgerte
52 Technologie fr die Menschen
54 Gespr fr innovative Produkte
55 Leuchte der Zukunft
56 Beitrag zur unlimitierten
Kommunikation
57 Neuer Internet-Auftritt
58 LED it shine
60 Viele echte Problemlser
61 Innovation Hokuspokus
62 Fit fr die Zukunft
63 Viel Innovationspotenzial
im Gebude
67 Energieeffizienz geht alle
etwas an
68 Stromsensor mit erweitertem
Messbereich
Telematik und Multimedia
70 Politisches Gerangel um Glasfaser-
netze
Aus- und Weiterbildung
74 Arbeiten unter Spannung (AuS)
76 Brain Food
78 NIN-Know-how 71
Service
82 Produktanzeigen
87 Veranstaltungshinweise
89 Veranstaltungskalender
92 Stellenmarkt
95 Impressum
96 Vorschau ET 11/11
Inhaltsverzeichnis
Innovative Lsungen und positive Stimmung an der ineltec (Seiten 34 bis 68).
Die zukunftsorientierte Lsung fr den Wohnungs- oder Hausbau.
Komplette Bedienung von Licht, Storen, Heizung sowie von
Multiroom-Audio-, Video-, TV- und Gegensprech-Anlagen.
Besuchen Sie unsere neue Homepage.
AMX Distributor:
Arocom AG, Telefon +41 61 377 87 97
Weitere Infos/Anmeldung unter: www.arocom.ch
N
e
u
e
H
o
m
e
p
a
g
e
Wirtschaft&Verbnde
4 | Elektrotechnik 10/11
Der Zrcher Maschinenbauingenieur Illias
Hischier hat einen Sonnenstrahlempfnger
entwickelt, der die aufgenommenen Ener-
gie ber eine Gasturbine fr die hocheffi-
ziente Stromerzeugung nutzt. Die Kombi-
nation von Sonnenenergie mit fossilen
Brennstoffen ermglicht eine konstante
Stromproduktion und verringert die Kos-
ten. Hischier erhlt dafr den swisselec-
tric research award 2011.
Strom aus erneuerbaren Energien, der
bedarfsgerecht erzeugt werden kann: Mit
Sonnenenergie betriebene Gasturbinen
knnten diesbezglich knftig eine L-
sung sein. Notwendig dafr ist ein leis-
tungsfhiger Empfnger fr die Sonnen-
energie, ein sogenannter Solar-Receiver.
Er heizt verdichtete Luft mittels konzent-
rierter Sonnenstrahlung auf. Die heisse
Luft wird anschliessend einer Gasturbine
zugefhrt, die schliesslich den Strom pro-
duziert.
Der von Illias Hischier im Rahmen sei-
ner Doktorarbeit an der ETH Zrich ent-
wickelte Receiver erhitzt die Luft auf
Temperaturen bis zu 1300 C. Hischier
verwendet einen porsen Keramikschaum,
der die Wrme optimal an die Luft ber-
trgt. Der Forscher testete den Receiver
bereits erfolgreich am Paul Scherrer Insti-
tut (PSI) und im Feldversuch am Weiz-
mann Institut (WIZ) in Israel. In der Pra-
xis knnte die Erfindung in einem 50-Me-
gawatt-Solarturmkraftwerk zum Einsatz
kommen. Ein derartiger Turm ist mit 500
Receivern bestckt, die wie die Facetten
eines Insektenauges angeordnet sind. Sie
nehmen die Strahlung von Spiegeln auf,
sogenannten Heliostaten, die im Umkreis
von 500 m stehen und sich automatisch an
der Sonne ausrichten.
Die experimentell besttigten Resultate
mit dem neu entwickelten Receiver lassen
hoffen, dass solare Gasturbinenkraftwerke
knftig in sonnenreichen Gebieten einen
wichtigen Beitrag fr eine sichere Strom-
versorgung leisten knnen. Die Kombina-
tion von Sonnenenergiemit fossilen Brenn-
stoffen ermglicht eine stetige Strompro-
duktion, erhht die Effizienz und verringert
die Kosten. Die Verbindung der Technolo-
gien drosselt den Verbrauch von endlichen
Ressourcen, verringert die CO
2
-Emissio-
nen und leistet einen Beitrag zur strkeren
Nutzung der erneuerbarenEnergien.
www.swisselectric-research.ch
Facettenauge liefert Strom
Der Sonne nachgefhrte Spiegel, sogenannte Heliostaten, bndeln die Sonnenstrahlen zum Solar-Re-
ceiver. Hier wird die Hitze an verdichtete Luft bertragen und in die Brennkammer der Gasturbine ge-
fhrt. Die heisse, komprimierte Luft kann dort zusammen mit fossilen Brennstoffen hocheffizient Strom
erzeugen. Der dabei entstehende Dampf treibt anschliessend in einem zweiten Schritt noch eine
Dampfturbine an.
Illias Hischier (rechts) bei der Award-bergabe
mit Dr. Manfred Thumann, CEO Axpo AG.
Nach dem Leitsatz Maximale Versor-
gungssicherheit entwickelt und reali-
siert die Robert Fuchs AG seit ber
50 Jahren Produkte fr die perfekte
Verteilung von Energie: innovativ, kun-
denbezogen und partnerschaftlich. Der
Branchenpionier ist fhrend in Techno-
logie und Beratung besondere Her-
ausforderungen werden nach Mass ge-
lst. Produktpalette:
Original NHS-Sicherungstrennschal-
ter mit enormem Einsparpotenzial.
Die verlustrmste Sicherungslast-
Schaltleiste kann im Dauerbetrieb bis
zu 1,3-mal ber der Norm liegend
belastet werden.
Kabelverteilkabine in Beton mit
geschliffener Oberflche, zeitlosem
Design und Fertig-Fundament fr
vereinfachte Kabelfhrung.
Robustes und einfaches Schachtsys-
tem, EMPA-geprft nach Norm
EN 124.
Fertigtrafo-Stationen: EMV-
optimierte Typen, neu mit erhhtem
Kabelkeller.
Ihr Spezialist fr Sonderanfertigun-
gen.
Mit Produkten der Robert Fuchs AG
investiert man in die Zukunft, fr eine
wirtschaftliche Energieverteilung.
Mit sicherer Stromverteilung gewinnen alle
Robert Fuchs AG
8834 Schindellegi
Tel. 044 787 05 10
www.fuchs.ch
Elektrotechnik 10/11 | 5
www.vw-nutzfahrzeuge.ch
*
Ab sofort bis zum 31. Dezember erhalten Sie fr alle Crafter Modelle einen EuroBonus inkl.MwSt. von Fr. 5000. und Fr. 2500.
fr die Crafter Champion Modelle.
**
Crafter 2,0-l-BiTDI-Motor mit 120kW und BlueMotion Technology, Kraftstoffverbrauch
(l/100km): innerorts 7,8/ausserorts 6,9/kombiniert 7,2. CO
2
-Emissionen (g/km): kombiniert 189. Leasingbeispiel fr Finan-
zierung ber AMAG LEASING AG: VW Crafter KW Champion 2,0 l TDI, 109 PS, Laufzeit 48 Monate (10 000 km/Jahr), Listen-
preis Fr. 35 900. abzglich EuroBonus Fr. 2315. gleich Barkaufpreis Fr. 33 585., Sonderzahlung 25% Fr. 8396.25, Leasingrate
Fr. 324.95/Monat, effektiver Jahreszins 4,49%, obligatorische Vollkaskoversicherung. Preise exkl. MwSt. Die Kreditvergabe ist
unzulssig, falls sie zur berschuldung des Konsumenten fhrt.
Mit dem neuen Crafter lohnt sich jede Fahrt. Seine neuen TDI-Motoren
sind nicht nur sehr leistungsstark, sondern auch usserst sparsam.
Dank BlueMotion Technology mit Motor-Start-Stopp und Energiema-
nagement setzt der Crafter neue Massstbe sowohl fr die Umwelt als
auch fr Ihr Portemonnaie. Ausserdem ist er so zuverlssig, dass Sie jetzt
auch von der neuen 2+1-Garantie bis 250 000 km profitieren knnen.
Erleben Sie ein Nutzfahrzeug mit extrem niedrigen Betriebskosten: den
neuen Crafter.
Der neue Crafter.
Gebaut fr die extremsten Jobs.
Extrem wirtschaftlich: die neuen,
kraftvollen Common-Rail-TDI-Motoren
mit einem Verbrauch ab 7,2 l/100km
**
.
Heiss begehrt: der neue Crafter
mit bis zu 25% tieferen Betriebskosten.
J
e
t
z
t
m
i
t
b
i
s
z
u
F
r
.
5
0
0
0
.
E
u
r
o
B
o
n
u
s
*
.
6 | Elektrotechnik 10/11
Wirtschaft&Verbnde
Mit rund 40000 Besucherinnen und
Besuchern zieht die Schweizer Bau-
messe nach vier trendweisenden Messe-
tagen eine positive Bilanz. Den 600
Ausstellern ist es perfekt gelungen, ihre
grosse Auswahl an Produkten und
Dienstleistungen stimmungsvoll zu in-
szenieren und das Publikum auf span-
nende Weise durch die reale Welt des
Bauens und Modernisierens zu fhren,
resmiert Messeleiter Andr Biland.
Wer ber das erste Septemberwo-
chenende trotz sommerlich milden
Aussentemperaturen durch die sieben
thematisch gegliederten Hallen der
Messe Zrich ging, fand als Belohnung
die gesamte Bandbreite des modernen
und energieeffizienten Bauens vor und
konnte sich in wenigen Stunden neustes
Fachwissen aneignen.
An den zum Teil fast schon paradiesi-
schen Stnden erhielten Hauseigent-
mer, angehende Bauherrschaften und
Architekten viele Ideen und Produkte-
informationen aus erster Hand, kompe-
tente Fachberatung sowie Ratschlge
von Bau- und Energieexperten. Auch
die parallel laufenden Fachreferate pass-
ten gut zur Ausstellung. Elemente mit
Tiefgang waren die 13 Sonderschauen.
Auf besonderes Besucherinteresse stiess
von der iPhone-Generation ber Ins-
tallateure bis Architekten das Thema
des vernetzten Wohnens. Der Markt ist
ungebrochen stark, die Technologien,
auch im Bereich LED, entwickeln sich
rasant weiter. Wer baut, tut es fr die
Zukunft, weiss Ren Senn, Leiter Initi-
ative Intelligentes Wohnen Schweiz. Er
organisiert die Sonderschau Intelli-
gentes Wohnen bereits zum 5. Mal
und hat anlsslich der diesjhrigen Bau-
en & Modernisieren das Minergie-Mo-
dul Raumkomfort erfolgreich lan-
ciert.
Im Minergie-Kompetenzzentrum
sowie in drei weiteren energiefokussier-
ten Sonderschauen konnten sich Inter-
essenten neutral ber den Weg zur
energetischen Modernisierung sowie
Baufrdergelder informieren.
Die 42. Schweizer Messe Bauen &
Modernisieren begeisterte die interes-
sierte Bauherrschaft, Architekten und
Planer durchs Band, weil in kurzer Zeit
ein immenses Fachwissen zum besten
Bauen und zur vorbildlichen Erneue-
rung abzuholen war. Die nchste Bauen
& Modernisieren findet vom 30. August
bis 2. September 2012 wieder in der
Messe Zrich statt.
www.bauen-modernisieren.ch
Bauen & Modernisieren: wo man schaut, bevor man baut
Kompaktes Fachwissen an der Bauen & Modernisieren 2011.
Seit Februar 2011 ist iGuzzini vollwer-
tiger Partner des Lighting Research
Centers (LRC), einem Licht-For-
schungszentrum der Universitt Rens-
selaer Polytechnic Insitute in Troy,
New York. Durch die Partnerschaft be-
teiligt sich iGuzzini am LRC Partners
Program, einem Programm zur Koor-
dination der Bemhungen ffentlicher
und privater Organisationen bei der
Entwicklung von Forschung, Fortbil-
dung und Technologie im Bereich der
Lichttechnik. Das gemeinsame Ziel
smtlicher Partner ist es, Fachwissen zu
bndeln und den Mitgliedern zugng-
lich zu machen.
Durch die Partnerschaft erhlt iGuz-
zini Zugang zum LCR-Wissenspool und
profitiert so direkt vom gesammelten
Fachwissen smtlicher Partner. Dies be-
inhaltet Forschungen zu technischen
Entwicklungen und Anwendungen sowie
Studien ber den Einfluss des Lichts auf
die Gesundheit und das Wohlbefinden
des Menschen. Das gewonnene Zusatz-
wissen fliesst direkt in die Entwicklung
neuer Produkte ein. Je besser wir das
Licht verstehen, desto besser knnen wir
Licht und Architektur miteinander kom-
binieren, sagt iGuzzini-Direktor Adolfo
Guzzini. Auch Mark Rea, Ph.D. und
Leiter des LRC, ussert sich positiv ber
den neuen Partner und dessen Bestre-
bungen im Bereich der Lichttechnik:
Unser Institut freut sich sehr ber die
Zusammenarbeit mit iGuzzini. Das Un-
ternehmen legt grossen Wert auf For-
schung und Fortbildung im Bereich der
Lichttechnik und ist stets darum be-
mht, seinen Gesprchspartnern den
Einfluss des Lichts auf das menschliche
Verhalten aufzuzeigen. Neben iGuzzini
sind weitere grosse Unternehmen und
Organisationen des ffentlichen und pri-
vaten Sektors Teil des LCR Partner Pro-
grams.
www.iguzzini.com
Partnerschaft mit renommiertem Licht-Forschungszentrum
Wo iesst Ihre Energie? Finden Sies
raus Infos zum Einstieg bei der
BKW-Gruppe gibt es unter:
www.bkw-fmb.ch/karriere
Ich
lasse
fliessen.
Energie
Elektrotechnik 10/11 | 7
#
In meinem Beruf bin ich stndig im Einsatz. Flexibel, zuverls-
sig und rund um die Uhr verfgbar muss deshalb auch mein
Partner sein.
Die Elektro-Material AG steht schweizweit neunmal an Ihrer Seite,
damit Sie jederzeit und berall Ihren guten Job machen knnen.
Basel Bern Genve Heiden Lausanne Lugano Luzern Sion Zrich
www.elektro-material.ch
B
a
s
e
l
B
e
r
n
G
e
n
v
e
H
e
i
d
e
n
L
a
u
s
a
n
n
e
L
u
g
a
n
o
L
u
z
e
r
n
S
i
o
n
Z
r
i
c
h
I
h
r
e
E
M
-
N
i
e
d
e
r
l
a
s
s
u
n
g
i
n
d
e
r
Z
e
n
t
r
a
l
s
c
h
w
e
i
z
W
i
l
l
k
o
m
m
e
n
i
n
L
u
z
e
r
n
Ich bin berall zuhause
8 | Elektrotechnik 10/11
Wirtschaft&Verbnde
Ist die Fahrt mit dem Zug gegenber dem Auto klar zu bevorzugen?
Wie grn ist der
Schienenverkehr?
Um diesen Fragen nachzugehen, sind
zunchst einmal einige physikalische
Betrachtungen erforderlich, wofr ein
Schienenfahrzeug wie viel Energie ver-
braucht und woher diese stammt.
Energieerzeugung bei der Bahn
Die DB AG verfgt ber ein eigenes
Bahnstromnetz, teils aus dem ffentlichen
Netz, teils aus eigenen Kraftwerken ge-
speist, die den ungewhnlichen Einpha-
senwechselstrom mit der niedrigen Fre-
quenz von 16,7 Hz erzeugen. Dazu gehrt
ein eigenes 110-kV-Hochspannungsnetz,
Frage an Radio Eriwan: Ist die Eisenbahn wirklich sparsammit Energie?
Antwort: Im Prinzip ja. Dennoch titelte das Bulletin Electrosuisse
1
: Deutsche
Bahn will weiter Strom sparen. Also wie viel Energie spart die Bahn denn im
Vergleich zu anderen Verkehrstrgern jetzt schon, und wie viel Potenzial ist
noch drin?Wo liegen diese Potenziale, die noch erschlossen werden sollen?
Stefan Fassbinder das den Fahrstrom auf die einzelnen
Bahnunterwerke verteilt. Man kann die
Hochspannungsfreileitungen, eigentlich
ein Zweiphasenwechselstromnetz mit ge-
erdeter Mittelanzapfung, gut vom ffentli-
chen 110-kV-Drehstromnetz unterschei-
den, da die Leiterseile im Gegensatz zu
den Dreiergruppen des Drehstroms stets
als Zweiergruppen auftreten. In den Un-
terwerken wird der Bahnstrom dann auf
die Fahrdrahtspannung von 15 kV herun-
tergespannt.
Etwa 6 MW Traktionsleistung darf
man fr eine Elektrolokomotive rech-
nen, dazu Hilfsbetriebe und Blindleis-
tung. Ein ICE-Triebzug nimmt unge-
fhr 8 MW auf. Da diese modernen
Fahrzeuge beim Bremsen auch in das
Netz zurckspeisen knnen und hufig
in Doppeltraktion, also zu zweit ver-
kuppelt, verkehren, kann die Leistungs-
Aufnahme einer einzigen solchen Last
innerhalb weniger Sekunden von 16
MW bis 16 MW, also um 32 MW,
schwanken. Dies stellt eine echte Her-
ausforderung fr den Netzbetrieb dar.
Erleichtert wird die Lsung dieser Auf-
gabe, hnlich wie beim europischen Ver-
bundnetz, durch die internationale Ko-
operation, denn wenn Deutschland,
sterreich und die Schweiz, wie Zyniker
behaupten, schon durch die gemeinsame
Sprache getrennt werden, so eint sie doch
das Bahnstromsystem, das auch bei den
sterreichischen und Schweizerischen
Bundesbahnen mit einer Spannung von
15 kV und einer Frequenz von 16,7 Hz
luft (Tabelle 1). Deshalb bieten Kuppel-
stellen an den Grenzen die Mglichkeit,
die Netze parallel zu betreiben. Das
sterreichische Bahnstrombertragungs-
netz ist direkt mit dem deutschen verbun-
den, das schweizerische ber Trans-
formatoren, da die Betriebsspannung bei
der SBB 132 kV betrgt. Die Reihen-
schlussmotoren der alten Schaltwerks-
lokomotiven (Bild 1), bei denen die Ein-
stellung der Leistung ber einen
Stufentransformator (Bild 2)mit 28 bis 37
Anzapfungen erfolgte, sind im Prinzip
Gleichstrommotoren. Sie funktionieren
aber umso besser auch an Wechselspan-
nung, je nher der Wechselstrom dem
Gleichstrom kommt, denn der Erreger-
strom in der mit dem Anker in Reihe lie-
genden Erregerwicklung induziert im
Anker eine Wechselspannung, die zu
Brstenfeuer fhren kann. Je niedriger
die Frequenz, desto niedriger ist diese in-
duzierte Spannung und desto geringer die
Neigung zu Brstenfeuer. Tatschlich
wurden am Anfang der Elektrifizierung
Gleichstrommotoren eingesetzt, die sich
mit 16,7 Hz, in den USA zum Teil auch
25 Hz, gerade noch betreiben lassen.
Lenkrad in einer Lok? Nein, das Schaltstufenrad im Fhrerstand der altehrwrdigen Baureihe 110, seit 1957 unter-
wegs, aber die Kilometer-Millionrin luft und luft auch heute noch in 64 Exemplaren.
1
Elektrotechnik 10/11 | 9
Wirtschaft&Verbnde
Multipliziert man diese krumme
Frequenz von (ursprnglich) 16
2
/
3
Hz
mit 3, so kommt man auf glatte
50 Hz. Auch das hat seinen Sinn und
Grund, denn historisch bedingt wird das
DB-Netz in Ostdeutschland berwie-
gend aus dem ffentlichen Netz gespeist.
Ein Transformator spannt die Hoch-
spannung von 220 kV oder 110 kV auf
6 kV herunter, womit in einem Umfor-
merwerk die 6-poligen Drehstromsyn-
chronmotoren betrieben werden, die je-
weils einen zweipoligen Wechselstrom-
synchrongenerator antreiben, dessen
Ausgangsspannung von 6 kV dann wie-
derum ber einen Transformator auf
15 kV hochgespannt und in die Oberlei-
tung eingespeist wird. Heutzutage setzt
man stattdessen leistungselektronische
Umrichter ein, die einen Energieaus-
tausch des Bahnnetzes mit dem ffentli-
chen Netz zur gegenseitigen Stabili-
sierung ermglichen. Mit einfachen
Synchron-Synchron-Umformern ist dies
nicht ohne Weiteres mglich. Diejeni-
gen westlicher Prgung jedoch verfgen
ber die Mglichkeit, auch das Erreger-
feld umlaufen zu lassen. Streng genom-
men werden sie mit Drehstrom sehr
niedriger Frequenz erregt, einer Tech-
nik, wie sie auch von Windkraftanlagen
her bekannt ist. Betreibt man jedoch sol-
che Umrichter, wie sie hier fr die Be-
reitstellung des Erregerstroms eingesetzt
werden, praktisch als Gleichrichter, so
unterliegen sie einer einseitigen Belas-
tung und somit vermehrtem Verschleiss.
Daher hat man die Frequenz im west-
deutschen Verbundnetz auf 16,7 Hz an-
gehoben und auch den Nennwert gene-
rell entsprechend umbenannt.
In China, wo das Bahnnetz gerade
erst neu aufgebaut wird, verfolgt man
einen zukunftsgemssen Ansatz mit
Speisung aus Umrichtern. Ein Umrich-
ter von 50 Hz auf 50 Hz erscheint auf
den ersten Blick unsinnig aber nur auf
den ersten Blick, denn es geht um die
Speisung eines 50-Hz-Einphasennetzes
aus einem 50-Hz-Dreiphasennetz. Eine
offene Frage ist es, wie lange man den
Transformator in der Lok berhaupt
noch braucht und wann man schlicht-
weg die Zwischenkreisspannung im
Umrichter so hoch setzen kann, dass
der Gleichrichterteil entfallen kann
und die Oberleitung 10 kV, 15 kV oder
25 kV Gleichspannung direkt an den
Wechselrichter des Triebfahrzeugs lie-
fert. Doch wird auch eine solche Tech-
nik allenfalls in neu aufzubauenden
Netzen infrage kommen. Eine Umrs-
tung bestehender Netze ist schlichtweg
unmglich. Dazu halten die jetzigen
Wechselstromloks einfach zu lange.
Prinzip der OS-Steuerung (zur Minderung der zu schaltenden
Strme) in leistungsstarken und der US-Steuerung in leichten
Baureihen alter Elektrolokomotiven.
2
Tabelle 1: Die Bahnen im deutschen Sprachraum im Vergleich.
Churerstr. 168, 8808 Pfffikon SZ e-mail: [email protected]
Tel. 055 / 415 66 15
Fax 055 / 415 66 10
Fakt ist:
LED-Halter
ISO 9001:2000
LEDs mit Kunststoffhalter fr Front-, Leiterplatten-
und SMD-Montage
Abstandhalter mit LEDs fr Leiterplatten
bestckt mit LEDs: rund 3 und 5;
rechteckig 4 x 2 und 5 x 2,5 mm
Low-Current LEDs
gerade und abgewinkelte Montage
Bildung von LED-Reihen (Leisten)
Sie interessieren sich fr ein modernes Holz-
haus? Sie sind Handwerker und mchten
beim Bau Ihres Eigenheims Zeit und Kosten
durch Eigenleistung reduzieren?
Weitere Infos: www.swisshaus.ch
GESUCHT:
HANDWERKER
MIT TRAUM VOM
EIGENHEIM.
10 | Elektrotechnik 10/11
Wirtschaft&Verbnde
Energieverbrauch bei der Bahn
Im Vergleich zum Auto sind bei Bahn-
fahrzeugen folgende Unterschiede zu
beachten:
Positiv:
Die Rollreibung auf Schienen ist sehr
gering. Etwa 2 werden in der Lite-
ratur angegeben gegenber 2% beim
Gummireifen auf Asphalt. Die Bahn
rechnet nur mit 1,5.
Der Luftwiderstand ist im Verhltnis
zur Grsse, Masse und Transport-
kapazitt des Schienenfahrzeugs sehr
gering. Grund: der ganze Zug fhrt
imWindschatten der Lok bzw. des
Steuerwagens.
Negativ:
Bahnfahrzeuge sind sehr schwer.
Zwischen 28 t und 45 t, voll besetzt
bis zu 54 t bringt ein Reisezugwagen
auf die Waage. Eine Elektrolokomo-
tive schlgt mit etwa 84 t zu Buche.
Muss beim Reisen im Auto zustzlich
zu den Reisenden eine Masse von
etwa 250 kg je Sitzplatz bewegt
werden, sind es bei der Bahn gut
1000 kg. Auch der Begriff Massen-
verkehrsmittel erhlt somit bei der
Bahn eine ganz neue Dimension.
Die Haftgrenze bei der Gleitreibung
von Stahlrdern auf Stahlschienen ist
sehr gering. Mit einem Koeffizienten
von hchstens 0,35 im Stillstand bei
trockener Witterung statt ~0,9 fr
Gummi auf Asphalt, ist die Bahn
deutlich im Nachteil, zumal mit zu-
nehmender Geschwindigkeit der
Wert noch weiter abnimmt.
Die Fahrwiderstnde Luft- und Roll-
reibung sind also erfreulich niedrig bei
der Bahn. Wenn ein ICE2-Zug bei
230 km/h auf ebener Strecke von einem
Stromausfall ereilt wird, rollt der Zug
noch 32 km weiter, ehe die Geschwin-
digkeit auf 120 km/h abgefallen ist! Ein
ICE3-Triebzug, der mit einer konstan-
ten Geschwindigkeit von zum Beispiel
216 km/h verkehrt, bentigt eine An-
triebsleistung von 480 kW zur berwin-
dung der Rollreibung. Das sind kaum
6% der Nennleistung. Auch bei der
Luftreibung liegt wegen des Fahrens
im eigenen Windschatten nicht der
grsste Brocken des Energiebedarfs ei-
nes Zuges (Bild 3). Als Vergleich zwi-
schen Bahn und Auto dient Bild 4.
Deutlich sichtbar, dass das Auto mit zu-
nehmender Geschwindigkeit einen we-
sentlich steileren Anstieg bei der Leis-
tung zu verzeichnen hat als die Bahn;
dies ist die Folge des ungnstigeren
Luftwiderstands. Die kinetische Netto-
energie eines voll besetzten ICE3-Dop-
peltriebzugs betrgt jedoch bei einer
Geschwindigkeit von 300 km/h etwa
1 MWh!
Bild 5 zeigt drastisch die Hhe der kine-
tischen Energie in einem Zug aber auch,
wie gering Reibung und Luftwiderstand
sind, wenn dies mit einem Auto vergli-
chen wird. Die kinetische Energie in ei-
nem Zug kann auch anders veranschau-
licht werden. Wenn ein Gterzug von
1200 t Gesamtmasse an einen um 300 m
hher gelegenen Ort fhrt, fallen auch
zirka 1 MWh an, allerdings ist dies dann
potenzielle Energie.
Wie viel des Energievorteils des Zu-
ges durch die Beschleunigung der grs-
seren spezifischen Masse je Sitzplatz
wieder verloren geht oder inwieweit
sich der Vorsprung sogar noch weiter
ausbauen lsst, hngt davon ab, wie viel
kinetische Energie beim Bremsen oder
bei Talfahrt wieder zurckgewonnen
werden kann. Das Potenzial liegt prin-
zipiell bei 75%, nur kommt es darauf
an, was die Bahn daraus macht.
berlegen: elektrische Zugfrderung
Zum Glck fahren Eisenbahnen auf ei-
ner Bahn aus Eisen, wie der Name sagt,
sodass ein Rckweg fr den Strom von
vornherein gegeben ist. Der Elektro-
motor vereint sehr gute Wirkungsgrade
von deutlich ber 90% mit optimalen
Eigenschaften fr den Fahrzeugantrieb:
hchstes Drehmoment im Stillstand:
keine Kupplung, kein Schaltgetriebe,
kein Drehmomentwandler erforder-
lich,
kurzzeitige berlastbarkeit: hheres
Beschleunigungsvermgen als die
Nennleistung erwarten lsst (Stich-
wort Stundenleistung bei Loko-
motiven),
kein Leerlaufverbrauch im Stillstand,
beim Rollen und Bremsen
und vor allem die Umkehrbarkeit des
Prozesses, Generatorbetrieb beim
Bremsen,
machen den elektrischen Antrieb unter
all den zuvor dargelegten Aspekten zur
nahezu idealen Lsung gerade fr
Bahnfahrzeuge. Bereits seit 1987 be-
finden sich bei der DB Lokomotiven
mit Umrichterantrieben im praktischen
Einsatz. Der grsste Teil der zum Be-
schleunigen oder auf Steigungsstrecken
aufgewendeten Energie kann so beim
Verzgern oder bei Talfahrt wieder zu-
rckgewonnen werden.
Jedenfalls im Prinzip ist das so. Die
Praxis zeigt leider allzu hufig, dass z.B.
ein IC-Zug aus einer Lokomotive und
neun Reisezugwagen berraschend zum
Bremsen gezwungen wird oder der
Fahrplan bzw. des Lokfhrers Bestre-
ben, ihn wieder einzuholen das sanfte
Bremsen ber nur vier von 40 Achsen
nicht gestattet. Der ganze Zug muss
beitragen. Der Geruch von heissen
Bremsscheiben zeugt davon. Tatsch-
lich konnte die Lok wieder einmal nur
einen Bruchteil der kinetischen Energie
zurckgewinnen.
Das ist leider berall an der Tages-
ordnung, wo moderne Zge mit mo-
dernen umrichtergesteuerten Lokomo-
tiven auf einer traditionellen Strecke
verkehren, auch im Nahverkehr. Ein
Nahverkehrszug bentigt knapp ein
Drittel seines gesamten Energiever-
brauchs zur berwindung der Reibung
und gut zwei Drittel fr die Beschleuni-
gung. Von diesen zwei Dritteln knn-
Zur Befrderung eines IC-Zuges aus neun Wagen auf ebener Strecke und bei konstanter Geschwin-
digkeit erforderliche Zugkraft und Antriebsleistung: Die Lok ist bei der zulssigen Hchstgeschwindig-
keit (der Wagen) von 200 km/h nur zu
1
/
3
ausgelastet!
3
Wirtschaft&Verbnde
ten theoretisch drei Viertel zurckgewonnen werden. Damit
msste der Zug gut halb so viel Energie ins Netz zurckspeisen
wie er insgesamt von dort bezogen hat. Tatschlich aber berichtet
DB Regio fr 2009 eine Rckspeiserate von nur 10%.
Auch die Geburt der ICE-Zge, die 1991 den fahrplanmssi-
gen Verkehr aufnahmen, brachte hier noch keinen Quanten-
sprung. Die ICE1- und ICE2-Triebzge waren mit Triebkpfen
ausgestattet. Der Quantensprung hinsichtlich der Fahrdynamik
und der Energieeffizienz liess damit noch auf sich warten. Dieser
ging im Jahr 2000 in Form des ICE3 in Betrieb, eines echten
Triebwagenzuges ohne Lokomotive oder Triebkopf, sondern mit
verteiltem Antrieb. Das 32-achsige Fahrzeug hat 16 angetriebene
Achsen und eine Antriebsleistung von insgesamt 8 MW.
Auf die Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen Kln und Frank-
furt am Main entlassen, zeigt der Zug dann, wie Eisenbahn fahren
in Zukunft ist oder doch wenigstens sein sollte und dass hier of-
fenbar die Zukunft schon begonnen hat. Hier verkehren aus-
schliesslich ICE3-Triebzge und diese zumeist als Doppelzge
mit 16 Wagen und gut 800 Sitzpltzen. Sanft gleitend, noch ehe
der gemeine Fahrgast es berhaupt wahrnimmt, aber dennoch um
Klassen krftiger als jeder IC-, ICE1- oder ICE2-Zug beschleunigt
das Fahrzeug bis auf seine fahrplanmssige Geschwindigkeit von
300 km/h. Die meisten Zge halten auf der Strecke nur einmal, ei-
nige gar nicht. Einer fhrt noch einen Schlenker ber den Flugha-
fenbahnhof Kln/Bonn und nimmt im weiteren Verlauf auch noch
die anderen Kunstbahnhfe Limburg Sd und Montabaur mit,
die hier inmitten der grnen Wiese speziell fr diese Strecke er-
richtet wurden. Das kostet einen Doppelzug rund 2500 kWh allein
Ausrollen eines IC-Zuges und eines PKW sowie Vollbremsung des Zuges.
5
Ein kleiner PKW (P
Nenn
= 66 kW, 4 Sitze) bentigt 100% seiner Motorleistung, um
eine Geschwindigkeit von konstant 200 km/h zu fahren; bei einem IC-Zug mit
neun Wagen (P
Nenn
= 6,6 MW, 800 Sitzpltze) sind es nur 33%.
4
EtherCAT-Klemmen.
Das schnelle All-in-One-System
fr alle Automatisierungs-
funktionen.
|EK12-05G|
www.beckhoff.ch/EtherCAT-Klemmen
Das Beckhoff-I/O-System integriert Klemmen fr:
Alle digitalen/analogen Standard-Signaltypen
Antriebstechnik wie z. B. Schrittmotoren, AC/DC-Motoren
Gateways zur Einbindung unterlagerte Feldbussysteme
Hochprzise Messtechnik, Condition Monitoring
TwinSAFE PLC und Safety-I/Os
Highspeed-Automation (XFC)
Ethernet bis in die Klemme: mit Vollduplex-Ethernet
im Ring und einem Telegramm fr mehrere Teilnehmer.
Anschluss direkt am Standard-Ethernet-Port.
Motion
Automation
I/O
IPC
12 | Elektrotechnik 10/11
Wirtschaft&Verbnde
fr die Beschleunigungsvorgnge. Ein
teurer Spass wre das, knnte davon
nicht das meiste beim Bremsen wieder
ins Netz zurckgegeben werden. Doch
gerade dafr ist diese Neubaustrecke
optimal eingerichtet die bestehenden
Trassen sind es leider nicht.
Bilanz
Nun haben wir viele Aspekte des Bahn-
verkehrs betrachtet, wie er ist, wie er
sein knnte und wie er sein sollte. Die
physikalischen Gegebenheiten wurden
auf ihre Auswirkungen hin untersucht,
Chancen und Risiken, Theorie und
Praxis einander gegenbergestellt. Was
folgt aus all dem nun fr die eingangs
gestellten Fragen, nmlich:
Ist die Bahn denn nun ein energiesparendes
Verkehrsmittel?
Eindeutig ja. Als Massenverkehrsmit-
tel ist sie dem Individualverkehr in die-
sem Punkt naturgemss deutlich ber-
legen, und bislang bietet nur der
Schienenverkehr die Mglichkeit des
elektrischen Antriebs, der den Energie-
fluss im Prinzip umkehrbar macht.
Schon seit 30 Jahren wird bei vielen eu-
ropischen Bahnen die entsprechende
Technik in die Triebfahrzeuge einge-
baut. Eine Schnellzuglok kostet etwa
3 Millionen Euro und verbraucht in ih-
ren geplanten 30 Dienstjahren fr ber
16 Millionen Euro Strom. Die Schoko-
ladenseite der E-Lok ist das, was sie mit
dem berhmten Schokoriegel gemein-
sam hat: Sie bringt verbrauchte Energie
sofort zurck!
Knnte denn die Bahn noch mehr Ener-
gie sparen?
Eindeutig ja. Sind die Potenziale auf
der Strasse und in der Luft whrend der
letzten wenigen Jahrzehnte schon weit-
gehend erschlossen worden, blicken die
Bahnen gerade in einer Welt knapper
werdender Treibstoffe einer grossartigen
Zukunft entgegen. Schon seit etlichen
Jahren sind bei der Deutschen Bahn AG
ebenso wie beispielsweise in den fhren-
den Bahn-Nationen Frankreich und
Japan optimale Zge und optimale Tras-
sen in Betrieb, aber erst, wenn beides
sich vereint, kommt der schon lange ein-
gebaute Fortschritt richtig zum Tragen.
Die Elektrifizierung ist hierzu eine not-
wendige Voraussetzung. Die Schweizeri-
sche Bundesbahn ist hierzu den richtigen
Weg gegangen und hat ihr Netz voll-
stndig elektrifiziert. Andere Bahnen
haben Nachholbedarf. So melden die
Danske Statsbaner einen Elektrifizie-
rungsgrad von nur 27% und Probleme
mit Lrm und Qualm von Dieselmoto-
ren. Auf Strecken, deren Elektrifizierung
nicht lohnt, knnte sich anders als auf
der Strasse fr den Personennahver-
kehr ein Akkumulatorfahrzeug rechnen.
Schliesslich hat es solche Fahrzeuge bei
der Deutschen Bundesbahn von 1955 bis
1995 schon gegeben. Mit modernen Li-
Ionen-Akkumulatoren sollten hier noch
weitaus leistungsfhigere und auch wirt-
schaftlichere Fahrzeuge realisierbar sein
als damals
2
.
Darber hinaus besteht noch viel rea-
listisches Verbesserungspotenzial, in-
dem man auf den bereits elektrifizierten
Strecken die Infrastruktur verbessert, so
dass vorhandenes Rckspeisepotenzial
ausgenutzt werden kann. Die 30 bis 50
Jahre alten Fahrzeuge, die ber diese
Fhigkeiten nicht verfgen, werden oh-
nehin langsam aber sicher ausser Dienst
gestellt. So knnte die Rckspeisequote
beispielsweise bei der DB in den nchs-
ten 10 bis 20 Jahren von derzeit 11%
auf etwa 50% gesteigert werden.
1
Bulletin Electrosuisse 10/2005, S. 29
2
http://leonardo-web.org/de/strom/bahn
strom/7zukunftsbah/74akkubahn
100% Swiss made
www.brelag.com
Jetzt gehts ganz einfach mit der Automatisierung Ihrer Storen! Der neue und formschne Dominoswiss Sonnen-Wind-
wchter SWW SOL ist solarbetrieben und komplett kabellos. Durch die Multitasking-Funktion lassen sich mit einem Gert
mehrere unterschiedliche Storenarten gleichzeitig sonnen- und/oder windautomatisieren. Dabei braucht es nicht einmal
einen direkten Funkkontakt vom Sonnen-Windwchter zu allen Storen. Durch die herausragende Dominofunktion wird das
Funksignal von Empfnger zu Empfnger weitergeleitet, womit sich beliebig viele Storen an einem Gebude gleichzei-
tig berwachen lassen. Mittels speziellem Handsender lassen sich smtliche Funktionen einfach ein- und ausschalten.
Dominoswiss - Gebudeautomation, die bezahlbar ist.
NEU: Der funk- & solarbetriebene Dominoswiss Sonnen-Windwchter!
Brelag Systems GmbH | Vorderi Bde 2 | CH-5452 Oberrohrdorf | Tel. 056 485 90 80 | [email protected] | www.brelag.com
Funk- und solarbetrieben
Fr Sonne, Wind und Dmmerung
Beliebig viele Storen ansteuerbar
Die Gewinner des zweiten Swisscom Business
Awards wurden krzlich in Zrich prmiert.
Die mit insgesamt CHF 100000 dotierten
Awards erhielten die Gossweiler Media AG,
die Otto Fischer AG und die E-Service AG.
Den Sonderpreis Nachhaltigkeit erhielt die
Logifleet AG. Der Swisscom Business Award
zeichnet Unternehmen und Institutionen aus,
die wegweisende Informations- und Kommu-
nikationstechnologie- (ICT) Lsungen mit
einem nachweisbaren Business-Nutzen umge-
setzt haben.
Der Swisscom Business Award wurde anlss-
lich der Veranstaltung Swiss dialogue Arena
im Zrcher Hallenstadion zum zweiten Mal
verliehen. Beworben haben sich ber 80 Un-
ternehmen fr eine Prmierung in einer der
drei Kategorien Dienstleistung, Handel &
Logistik und Bau&Industrie. Eine fach-
kundige Jury mit ausgewiesenen Branchenex-
perten hat die eingereichten Lsungen haupt-
schlich nach den Kriterien nachweisbarer
Business-Nutzen, Prozess- und Produktinno-
vation sowie Technologie beurteilt und die
drei Gewinner ausgewhlt. Zustzlich wurde
dieses Jahr der Sonderpreis Nachhaltigkeit
vergeben.
Gewinner der Kategorie Handel& Logis-
tik ist die Otto Fischer AG. Das Elektro-
grosshandelsunternehmen hat die gesamte
Auftragsabwicklung neu elektronisch umge-
setzt. In den Augen der Jury hat das Unter-
nehmen den Bestellprozess fr die Kunden wie
auch fr die eigenen Mitarbeitenden einfacher,
schneller und zeitunabhngiger gestaltet. Die
spezielle Herausforderung bestand darin, den
gesamten Prozess von der Lagerbewirtschaf-
tung ber die Bestellungen bis zur Ausliefe-
rung zu automatisieren. Mit der heutigen L-
sung knnen Kunden ihre Bestellungen bis um
18 Uhr aufgeben und erhalten die bestelle
Ware bereits am nchsten Tag. Ebenso kn-
nen Bestellungen von den Aussendienstmitar-
beitenden mit Tablets erfasst werden. Die Auf-
tragsabwicklung erfolgt danach automatisch.
Damit spart Otto Fischer Kosten und kann die
Qualitt ihrer Dienstleistung weiter steigern.
Sieger der Kategorie Dienstleistung ist
die Gossweiler Media AG. Das Medienunter-
nehmen berzeugte die Jury durch den inno-
vativen und integrierten Ansatz der eingesetz-
ten ICT-Lsung. Die Lsung ermglicht
Journalisten, direkt vom Ort des Geschehens
umfassend, schnell und ohne technischen Auf-
wand zu berichten und die Beitrge online zu
publizieren. Dabei knnen Journalisten Text,
Bild und Web-TV zu einer multimedialen
Berichterstattung verflechten. Mglich macht
dies die prmierte Lsung, eine Kombination
aus Smartphone, Laptop, einer schnellen mo-
bilen Datenverbindung und einem Glasfaser-
anschluss mit einem von der Gossweiler Media
entwickelten Workflow-System.
Den Titel in der Kategorie Bau&Indus-
trie holt sich die E-Service AG. Das Unter-
nehmen bietet ihren Kunden alles rund um
Elektroinstallationen von der Planung bis
zum Unterhalt. Die Jury berzeugten die Ein-
fachheit der Lsung und der daraus resultie-
rende grosse Nutzen fr das Unternehmen.
Kern der Lsung ist die Automatisierung aller
Prozessablufe von der Auftragsverteilung bis
hin zur Fakturierung. Dafr wurden alle
Servicetechniker mit einem Pocket PC ausge-
rstet, um so alle notwendigen Schritte direkt
vor Ort abwickeln zu knnen. Dank dem mo-
bilen Auftragserfassungs- und Rapportiersys-
tem konnte die E-Service AG ihren Kunden-
service stark verbessern. Ein weiterer Plus-
punkt: Die Mitarbeitenden knnen dank der
Lsung ihren Arbeitstag flexibler planen und
gestalten.
Sieger des zweiten Swisscom Business Awards prmiert
Die Gewinner: Gossweiler Media AG, Oliver Brodwolf, Leiter Entwicklung; Otto Fischer AG, Roger Altenburger, Leiter
Marketing und Logistik; E-Service AG, Josef Mller, Geschftsfhrer (von links).
MIT DER BRANCHENLSUNG
FR DIE ELEKTROTECHNIK
MESSERSCHARF
KALKULIERT
Die Branchenlsung fr die ge-
samte Elektrotechnik deckt alle
administrativen Aufgaben jeder
Betriebsgrsse ab.
Auftragsbearbeitung
Kalkulation mit NPK-VSEI / Steiger
Serviceabwicklung
Fakturierung und Abrechnungen
CRM - Adressverwaltung
M
e
h
r
I
n
f
o
s
u
n
t
e
r
e
l
e
k
t
r
o
.
m
e
s
s
e
r
l
i
.
c
h
o
d
e
r
r
u
f
e
n
S
i
e
u
n
s
a
n
.
8957 Spreitenbach Pfadackerstrasse 6
Tel.: 056 418 38 00 [email protected]
Die durchgehende Integration
mit MesserliPROJEKT und
MesserliFINANZ garantiert eine
optimale Gesamtlsung. Handlich
fr jeden Anwender und grifg
fr jeden Pro.
MesserliELEKTRO
Branchenlsung Elektrotechnik
14 | Elektrotechnik 10/11
Wirtschaft&Verbnde
Energie muss sprbar sein; nachvoll-
ziehbare Energie ist wertvoller und
vielleicht bringt uns die Energie mit ge-
meinsamen Projekten nher zusam-
men. Mit diesen Worten fasste Geri
Mller, Nationalrat und Prsident der
Schweizerischen Energie-Stiftung (SES),
die Fachtagung zusammen. Rund 250
Interessierte trafen sich im August 2011
in Zrich, um sich ber Wege in die
regionale Energiezukunft zu informie-
ren.
Ein Beispiel aus den Ortsgemeinden
der Pfalz, Deutschland, soll mit dem
Spar Energie mit Spass-Projekt eine
CO
2
-neutrale Energieversorgung sowie
Einsparungen von 40% Wrme und
10% Strom erreicht werden. Mit dem
Aufbau von Akteurnetzwerken und der
Verleihung von Meilensteinen fr
energieeffiziente Neubauten und Ge-
budesanierungen ist man auf demWeg
zur angestrebten Breitenwirkung.
Fr die Vorarlberger Gemeinde
Langenegg ist energie.bewusst.leben
Ausgangspunkt fr ber 250 konkrete
Massnahmen. Es wurden zahlreiche
Energiesparmglichkeiten, bei der ARA,
bei Gebuden und beim Verkehr ent-
deckt und umgesetzt. Mit der kosten-
losen Stromsparbox fr alle Einwohner
werden Impulse fr gezielte Schritte im
Alltag gegeben.
In der Schweiz will das Toggenburg in
20 Jahren den eigenen Energiebedarf
selber produzieren. Dass neue Gegeben-
heiten fantasievoll aufgenommen werden
knnen, zeigte die Urner Gemeinde
Erstfeld, die mit dem neuen Neat-Tun-
nel zu warmem Bergwasser kommt und
dieses nun fr energetische Zwecke nut-
zen kann. Gemss dem Motto Einfach
machen ist in der Gemeinde seit 2002
ein Trinkwasserkraftwerk im Einsatz und
pro Jahr sollen jeweils 50 Sonnenkollek-
toren montiert werden. Zustzlich wer-
den die Dcher fr die Solarstrompro-
duktion genutzt. Auch hier sieht man
einen Selbstversorgungsgrad von 100%
als realistische Perspektive.
Fr den Nachahmungseffekt steht die
Internetseite www.unserstrom.ch zur
Verfgung. Hier knnen sich Interes-
senten ber Musteranwendungen infor-
mieren, um Energiesparprojekte in wei-
teren Gemeinden umzusetzen.
www.energiestiftung.ch
www.unserstrom.ch
Wege in die regionale Energiezukunft
Kontakt : [email protected]
Solutions & Services: Ihr Netz von A bis Z. Der Betrieb von Energie -
und Telekommunikationsnetzen stellt spezifische Anforderungen. Bei Nexans
knnen Sie sich auf ein umfassendes Know-how verlassen und von einem
vollstndigen Programm von Netz-Servicesprofitieren : von Engineering,
Check-up und Unterhalt ber die Lokalisierung von Fehlfunktionen bis hin
zum schlsselfertigen Projekt. Entdecken Sie unser umfangreiches Angebot
unter www.nexans.ch.
Verlssliche Projektbetreuung, Stufe fr Stufe.
Seit 1996 realisiert die PentaControl AG mit moderner Bus-Tech-
nologie und durchdachten Funktionen Lsungen fr integrale Ge-
bude- und Raumsteuerungen. Bereits vor 25 Jahren haben sich
die Mitarbeiter mit Lsungen fr die Gebudetechnik befasst, da-
mals noch unter dem Bircher-Firmendach. In Beringen wurden
erste Mikroprozessorsysteme fr Strmelder entwickelt. Strmel-
der konnten schon damals mit einer Zweidrahtleitung zu AR-
GUS-Systemen vernetzt werden. Auf der Suche nach einem dau-
erhaften, offenen Bussystem ist man Anfang der 90er-Jahre auf
LON gestossen. Diese Technologie ermglicht es, eigene und
fremde Produkte einfach zu einem System zu vereinen. Damit
konnte in kurzer Zeit PentaLON, das System fr Integrale Gebu-
de und Raumsteuerung entwickelt und am Markt lanciert werden.
Motiviert durch den Erfolg wurde danach eine Serie von Gerten
und Lsungen entwickelt.
Lsungen fr Bro- und Industriebauten, Schulen, Spitler und
Heime sind das Kerngeschft von PentaControl. Als Integrator
mit Gesamtverantwortung und als Lieferant fr Know-how und
Produkte liefert das Unternehmen eine Vielfalt von Anwendun-
gen. Einige Beispiele: Fassadenlsungen fr vier Gebude fr No-
vartis Basel, Gebudeautomation von AZ im Campus Kreuzlin-
gen, Fassadensteuerung fr Lamellenstoren und Fenster im
Behandlungstrakt des Kantonsspitals Winterthur und Raumklima-
regulierung im Platformgebude beim PrimeTower.
Adrian Holderegger, Leiter des Verkaufsprozesses: Lange Lebens-
zyklen sind im Gebude ein Muss. Investitionen in ein Gebude ha-
ben sich an dessen Lebensdauer und Nutzungszyklus zu orientieren.
Es ist fr unsere Kunden von grsstem Interesse, auf eine langfristig
verfgbare Technologie mit kleiner Stranflligkeit setzen zu kn-
nen.
PentaControl AG beschftigt zehn Mitarbeiter, ist zu 100% ei-
genfinanziert und mit gengend Mitteln fr ein weiteres gesundes
Wachstum ausgestattet. Mit aktivem Engagement in Fachgremien
wie der GNI (Gebude Netzwerk Initiative) oder bei LonMark
Schweiz, setzt das Unternehmen auch Akzente fr modernes Steu-
ern und Regeln im Gebude.
www.pentacontrol.com
15 Jahre Raumautomation
und Strmelder
Fassadensteuerung fr Lamellenstoren und Fenster im Behandlungstrakt des Kan-
tonsspitals Winterthur.
INSTALLATEUR 3.0!
Ihre Mission: effiziente Inbetriebnahme von Prsenz-
und Bewegungsmeldern. Unsere Lsung: X-REMOTE.
ESYLUX Swiss AG
Balz-Zimmermannstrasse 7 CH-8902 Kloten
Tel. 044 - 808 61 00 Fax 044 - 808 61 61
[email protected] www.esylux.ch
Nie mehr auf der Suche nach
der richtigen Fernbedienung!
Mit dem X-REMOTE Adap-
ter und der dazugehrigen
App lassen sich die ESYLUX
Prsenz- und Bewegungs-
melder jetzt ber Ihr iPhone
einstellen. Die App gibt es
im App-Store
, den Adap-
ter bei Ihrem Fachhndler.
Werden Sie zum Installa-
teur 3.0.
iPhone
im Lieferumfang
nicht enthalten.
Wirtschaft&Verbnde
Theben HTS AG
|
Im Langhag 11
|
8307 Effretikon
|
Tel. 052 355 17 00
|
Fax 052 355 17 01
|
|
www.theben-hts.ch
SYSTEME FR ZEIT, LICHT, KLIMA.
Die neue Ethernet-Schnittstelle EM LAN top2 in Kombination mit den neuen Jahres-
schalturen top2 sind ideal z. B. fr Filialisten die auf Zeitprogramme in den einzelnen
Filialen per Handschaltung oder durch Programmnderungen eingreifen mchten. Ebenso
lassen sich Betriebsstunden von Innen- und Aussenbeleuchtung berwachen und damit
Wartungsintervalle optimieren. Auch die Schaltzustnde der bis zu 8 Kanle lassen sich
ganz einfach mit der PC-Software abfragen.
Zeitschaltuhr ber das Netzwerk programmieren und berwachen
Ethernet-Kommunikationsmodul fr Fernzugriff ber
LAN-DSL-Netzwerk auf die Zeitschaltuhren TR 641 top2 RC,
TR 642 top2 RC und TR 644 top2 RC
Fernprogrammierung mittels OBELISK top2-Software
Direkter Fernzugriff auf die Zeitschaltuhr: Schaltzustand
auslesen, Handschaltung durchfhren, Uhrzeit kontrollieren
LAN-Schnittstelle EM LAN top2
Unter www.theben-hts.ch erfahren Sie mehr ber LAN-Schnittstellen und Zeitschaltuhren.
Kaffee, Tomatensauce, Eis oder Scho-
kolade sie alle wollen uns an die
Wsche: Auf Bluse, Kleid oder Anzug
prangt stets in den denkbar ungnstigs-
ten Momenten, vor wichtigen Meetings
oder romantischen Dates, ein fieser
Fleck. Jeder, der das kennt, wnscht
sich in diesen Momenten einen kleinen,
schnellen Helfer fr die Hosentasche,
der dem Schmutz an den Kragen geht.
Diesen Bedarf erkannte auch der Nach-
wuchsdesigner Adrian Mankoveck. Mit
seinem Konzept des Portable Spot
Cleaners gewinnt der Student der
Academy of Fine Arts and Design in
der slowakischen Hauptstadt Bratislava
den diesjhrigen Electrolux Design Lab
2011 Wettbewerb zum Thema Intelli-
gent Mobility. Der Gewinner kann
sich ber ein sechsmonatiges bezahltes
Praktikum im Electrolux Global Design
Center in Stockholm sowie ein Preis-
geld in Hhe von 5000 Euro freuen.
Die tragbare Waschmaschine kaum
grsser als ein Smartphone ist die
perfekte Erfindung fr Rucksacktouris-
ten wie auch fr Geschftsreisende.
Vier Waschprogramme stehen fr die
schnelle und einfache Wschereini-
gung, auch sensibler Materialien, zur
Verfgung. Dazu mssen die zwei Ge-
rtekomponenten auseinandergezogen
und voneinander entfernt auf jeder Sei-
te des Kleidungsstcks platziert werden.
Dann wird ein Fleckenentferner oder
Duftstoff hinzugefgt und das passende
Reinigungsprogramm ausgewhlt. Die
Maschine erledigt dank negativgelade-
ner Ionen und Dampf alles von allein.
Angetrieben wird
das Gert mit einer
Batterie auf Zu-
ckerkristallbasis
praktisch fr den
einfachen Einsatz
an jedem Ort der
Erde.
Bei der neunten
Auflage des Elec-
trolux Design Lab
wurden Designstu-
denten unter dem
Motto Intelligent
Mobility aufgeru-
fen, Hausgerte zu
entwickeln, die cle-
vere Lsungen fr die Zubereitung und
Aufbewahrung von Speisen sowie die
Reinigung von Geschirr innerhalb und
ausserhalb der eigenen vier Wnde bie-
ten. Dabei ging es nicht nur um die
Transportierbarkeit der Gerte, son-
dern auch um die flexible Kontrolle die-
ser von unterwegs.
www.electrolux.ch
Waschmaschine fr die Tasche gewinnt Design Wettbewerb
Als fhrende Marketingorganisation im Elektrobe-
reich will die eev ihren Mitgliedern mehr Markttrans-
parenz bieten. Der ELITE Leistungsspiegel soll
aufzeigen, wie die Lieferanten/Hersteller in den Leis-
tungsbereichen Waschen/Trocknen, Khlen/Ge-
frieren, Geschirrsplen, Kochen/Backen zueinander
stehen. Dazu wurden im Mrz durch ein externes
Marktforschungsinstitut 775 eev Mitglieder eingela-
den, welche im Haushaltgertemarkt eine entspre-
chende Umsatzrelevanz haben, ihre Beurteilung ab-
zugeben. Der Rckfluss war sehr erfreulich.
Insgesamt beteiligten sich 29% der eingeladenen
Mitglieder an der Befragung.
Erstmals bietet der Leistungsspiegel dem Elektro-
installateur Vergleichsmglichkeiten und zeigt, wo
ein Lieferant/Hersteller im Vergleich zu den Besten
steht. Der Online-Fragebogen umfasste 11 Fragen,
davon 5 Fragen, bei denen die Antwortenden diverse
Leistungsparameter (siehe Kasten) jeweils auf einer
Notenskala von 1 bis 10 beurteilen konnten. Zu be-
werten war eine Auswahl von 14 Herstellern/Liefe-
ranten. Im Mittel vertreten die teilnehmenden Mit-
glieder gut 7 Hersteller/Lieferanten. Nur gerade 6%
aller Befragten gaben an, nebst den im Fragebogen
erwhnten Marken noch andere Marken im Grossge-
rtebereich zu fhren. Mit 7.4 (durchschnittlicher
Mittelwert smtlicher Anbieter) wird die Produktqua-
litt recht gut beurteilt. Auch bei den brigen Leis-
tungsparametern haben die 14 Hersteller/Lieferanten
auf dem Prfstand gut abgeschnitten. So zum Beispiel
bei der Sortimentsgestaltung, bei der Bestellabwick-
lung und im Kundendienst.
Bei der Frage Wie hat sich der Umsatz im Jahr
2010 im Gertebereich im Vergleich zum Vorjahr ent-
wickelt? gaben 39% der Befragten an besser und
ebenfalls 39% waren der Ansicht, dass der Umsatz in
etwa gleich geblieben war. Fr das Jahr 2011 erwarten
24% eine bessere Entwicklung und 61% erwarten eine
etwa gleichbleibende Umsatzentwicklung.
Ein Auszug der Studienergebnisse steht den eev
Mitgliedern auf www.eev.ch/Dienstleistungen im ge-
schtzten Mitgliederbereich zur Verfgung. Auch in
Zukunft will die eev Trends in der Marktentwicklung
und in den Kundenanforderungen sichtbar machen.
Dazu soll der ELITE Leistungsspiegel als standardi-
sierte Umfrage periodisch weitergefhrt werden.
www.eev.ch/Dienstleistungen
Erster ELITE Leistungsspiegel
fr Haushalt-Grossgerte
Produktqualitt
Sortimentsgestaltung
Fachhandelstreue
Innovation der
Produkte
Margen, Konditio-
nen, Rabatte
Preislevel in Internet-
shops
Lieferzeit und Ersatz-
teile
Marketingsupport
(Serviceschulung,
Abverkaufsuntersttzu-
ng mit Promo-
tionsmaterial, Ver-
halten bei Reklama-
tionen, Bestellabwick-
lung, Kundendienst,
Aussendienst-
betreuung)
Die beurteilten Leistungsparameter
D16
Brandschutzdosen:
Die neue Generation.
Zeitersparnis 50% durch dbellose Aussenbefestigung
Aufrstbar bis IP65 mit geprften Kabelverschraubungen
Neue Prfungen: Isolationserhalt FE180, Funktionsdauer F400
Geprft und zugelassen fr Montage auf Kabeltrassen E90
w
w
w
.
b
r
a
n
d
s
c
h
u
t
z
d
o
s
e
.
c
h
w
w
w
.
b
r
a
n
d
s
c
h
u
t
z
d
o
s
e
.
c
h
Generalvertretung fr die Schweiz:
Demelectric AG, Steinhaldenstrasse 26, 8954 Geroldswil
Telefon 043 45544 00, Fax 043 455 44 11
e-Mail: [email protected]
e-Katalog: www.demelectric.ch
Bezug ber den Grossisten. Verlangen Sie unsere Dokumentation.
Wirtschaft&Verbnde
Die renommierte Zrcher Elektro-
technik-Firma Schibli AG erffnet in
Freienbach SZ eine neue Filiale. Damit
erhlt die Region einen erfahrenen
Komplettanbieter im Bereich der
Elektrotechnik, Gebudetechnik, Infor-
mation, Kommunikation und Automa-
tik.
Der Startschuss erfolgte am 1. August
2011. Das Geschft befindet sich an der
Kantonsstrasse 49 in Freienbach. Der
regional verwurzelte Heinz Ruoss wird
Filialleiter.
Jan Schibli, Inhaber der Schibli AG,
freut sich auf die Neuerffnung. Mit
der neuen Filiale in Freienbach sind wir
nun erstmals auch im Kanton Schwyz
vertreten. Auch der Filialleiter Heinz
Ruoss spricht die gleiche Sprache: Am
linken Zrichseeufer ist die
Schibli AG noch nicht so
prsent. Es gilt nun, unsere
Kunden von unserer rundum
verbindlichen Arbeit zu be-
geistern.
Mit Hauptsitz in Zrich,
ber 400 Mitarbeitenden,
davon 66 Lehrlingen, einem
Umsatz von 66 Mio. CHF,
gehrt die Schibli AG zu den
Branchenleadern im Bereich
der Elektrotechnik. Mit di-
versen Niederlassungen im
Raum Zrich sowie in Fle-
len und in Dresden (D) ver-
fgt die Schibli AG ber ein
breites Filialnetz.
www.schibli.com
Schibli AG erffnet eine neue Filiale in Freienbach
Heinz Ruoss, Filialleiter Filiale Freienbach (links), und
Jan Schibli, Geschftsleiter Schibli AG.
Spline GmbH
|
Seestrasse 93
|
CH-8800 Thalwil
|
Tel. +41 (0)44 723 50 20
|
Fax +41 (0)44 723 50 21
|
|
www.spline.ch
Bus-System Raumklima Multimedia Sicherheit Heimkino
Ihr Systempartner fr Intelligentes Wohnen.
Die Nutzung der solaren
Strahlungsenergie durch Pho-
tovoltaikanlagen gilt als die
umweltvertrglichste Energie-
erzeugung aus regenerativen
Energien und stellt den am
schnellsten wachsenden Be-
reich der erneuerbaren Ener-
gien dar.
Das Buch erlutert die einzel-
nen Komponenten netzgekop-
pelter Photovoltaik-anlagen
sowie deren Zusammenwirken
zu einer Erzeugungsanlage fr
Elektroenergie.
Auslegungskriterien und Vor-
gehensweisen zur Dimensio-
nierung der Wechselrichter,
der Gleich- und Wechsel-
stromleitungen, des Netzan-
schlusses sowie Grundstze fr
die Bewertung der Netzvertrglichkeit
werden ausfhrlich auf der Grundlage
der anzuwendenden Normen bespro-
chen. Rechtliche und wirtschaftliche Rah-
menbedingungen werden ebenso vor-
gestellt wie spezielle Projek-
tierungsbeispiele.
Informativ und wissenswert fr Ingeni-
eure und Techniker, die ein knapp gefass-
tes Arbeitsbuch zur Auslegung von Pho-
tovoltaikanlagen bentigen.
www.vde-verlag.de
Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen
Elektrotechnik 10/11 | 19
Themenschwerpunkte
*& .(& *$)&. *$) . ". (&,*$)& &
!" "$) *--& ) .$)& '"( *- ,&+*+&)".%&+ #*.( -"$)&. *& *). )& **. #&. *& .&& &$)'
'&,%& %&.*&&. *& .&& '("#&.#&&*$)& -* %&- .% %&- *&&. *& . -&) (*,*
-&) "%&"- -&) & .% #*.(&. *& ) *.& %&. &.$)&*%&.%&. $)* ."$) .&
" * # (" "& "&*$ (&" *$"" *! )& % %"&"*("*"&)
* &
& %"* "** *& % '" ** !**
20 | Elektrotechnik 10/11
Licht&Leuchten
LED-Licht Zukunftsmusik oder bereits die Lampe von heute?
Hintergrundwissen
zur LED
Den Glhlampen geht die EU zurzeit
an den Kragen, die Schweiz macht mit.
KLL gelten heute als die Sparlsung
und Ersatz von Glhlampen. Das Ge-
winde mag in die Fassung passen, aber
das Leuchtmittel passt oftmals nicht in
die Leuchte oder zumindest nur so,
dass manche Nutzer beim Anblick eben-
falls aus der Fassung geraten (Bild 2).
Andere Nutzer schimpfen auf das als
kalt empfundene Licht, obwohl heute
hinreichend viele Warmtonlampen an-
geboten werden. Ist es aber in der Um-
gebung der Lampe objektiv messbar
kalt, so ist das Licht oftmals nicht die
helle Freude. Hufiges Schalten ist den
KLL verhasst. Glhlampen erlauben
den Aufbau von Scheinwerfern und
Punktstrahlern, und sie lassen sich auch
recht einfach dimmen. KLL sind nur in
Ausnahmefllen und gegen saftige Auf-
preise dimmbar, und Strahler gibt es
lediglich dem Namen nach, weil die
Abstrahlwinkel erst bei ~120 begin-
nen. Bei beiden, Leuchtstoff- und
Glhlampen, sinkt der Wirkungsgrad
beim Dimmen rapide ab. Ein neues
Leuchtmittel sollte deshalb:
beliebig oft schaltbar sein, ohne dass
dessen Lebenserwartung darunter
leidet,
sofort nach dem Einschalten die volle
Leistung bringen,
mit geringem technischen Aufwand
mglichst bis auf 0 dimmbar sein,
bei Volllast ebenso wie gedimmt
einen hohen Wirkungsgrad bieten,
Glhlampen sind billig, aber leben nicht lange und sind Stromfresser.
Ihr Licht wird als besonders angenehm empfunden. Kompakt-Leucht-
stofflampen (KLL) sind deutlich sparsamer, ihre Formen und ihr Licht
berzeugen aber im Hausbereich nur wenige. Schaffen hier die LED den
Durchbruch?
Stefan Fassbinder
wahlweise auf den Punkt oder in die
Breite leuchten knnen,
eine hohe Lebenserwartung haben,
und bei alledem auch noch bezahlbar
sein.
Im Prinzip ist ein solches Leuchtmit-
tel jetzt verfgbar. Es ist Ermessens-
sache, was man als bezahlbar empfindet.
Bei einem Leuchtmittel, das zehnmal
so viel kostet wie ein Halogenstrahler,
aber zwanzigmal so lange lebt, sollte
man nicht von teuer sprechen. LED
haben sich seit nunmehr drei Jahrzehn-
ten als Signallmpchen bewhrt. Nun
erfolgte auf einmal innerhalb weniger
Jahre ein grosser Entwicklungssprung
hin zu wesentlich grsserer Lichtleis-
tung, sodass LED auch zu Beleuch-
tungszwecken zum Einsatz gelangen.
Oder doch eher nicht? Nachfolgend
sollen die Eigenschaften dieser Leucht-
mittel beleuchtet werden.
Etwas Physik zur LED
Bei der Leuchtdiode handelt es sich um
eine Halbleiterdiode. Sie wird jedoch
zum Zweck des Leuchtens nur in
Durchlassrichtung betrieben. Anders
herum wrde sie zwar auch leuchten,
aber nur einmal kurz. Ihre Sperrspan-
nung ist vergleichsweise gering, weil sie
nicht zum Einsatz als Gleichrichterdio-
de vorgesehen ist. Wie jede Diode weist
sie in Durchlassrichtung eine exponen-
tielle Kennlinie auf. Dies bedeutet, dass
statt des ohmschen Gesetzes mit linea-
rem (proportionalem) Zusammenhang
zwischen Spannung und Strom ein ex-
ponentieller besteht. So berechnet sich
der Diodenstrom I
D
abhngig von der
Durchlassspannung U
D
an der Diode
zu:
Darin ist n der Emissionskoeffizient,
praktisch ein Korrekturfaktor fr die
einzelne Diode;
U
T
= die Temperaturspannung;
k = 1,38*10
-23
J/K die Boltzmann-Kons-
tante;
q = 1,6*10
-19
As die Elementarladung
(die Ladung eines Elektrons);
T = absolute Temperatur der Sperr-
schicht im Moment der Messung;
I
S
= Sttigungssperrstrom einer Diode,
der weitgehend unabhngig von der
Spannung auch in Sperrrichtung
Modernste LED-Lampe im Gewand einer Glh-
lampe mit hervorragender Leistungsbilanz (Osram).
1
Elektrotechnik 10/11 | 21
Licht&Leuchten
fliesst, solange die Sperrspannung nicht
berschritten wird. Er liegt bei Germa-
niumdioden in der Grssenordnung
von 100 nA, bei Siliziumdioden um
10 pA. Das ist immerhin ein Verhltnis
von 1:10000, wenn auch die absoluten
Werte in beiden Fllen sehr klein sind.
Der Wert ist jedoch von entscheidender
Bedeutung zur Errechnung des Verhal-
tens in Durchlassrichtung (Bild 3).
Auch lsst die Formel erkennen, dass
die Temperatur, da sie im Exponenten
steht, eine ausschlaggebende Bedeutung
hat. Nun ndert sich aber die Tempera-
tur mit dem Strom. Glcklicherweise
steht die Temperatur im Nenner des
Exponenten, was den exorbitanten An-
stieg des Stroms dmpft, wenn man den
Anstieg der Temperatur mit einrechnet.
Dies zeigt sich bei der Messung des
Verhaltens einer recht grossen, fr so-
larbetriebene Beleuchtungsanlagen ent-
worfenen LED. Dazu wurden in dn-
nen Linien die theoretisch errechneten
Kurven fr den kalten und den warmen
Zustand eingetragen (Bild 3), von der
Annahme ausgehend, dass die Erwr-
mung der Diode bei 0,8 mA noch ver-
nachlssigbar ist und bei 80 mA auf
53 K ansteigt. Die Umgebungstempe-
ratur lag bei 19C bzw. 292 K. Hiermit
und mit einer Annahme des Korrektur-
faktors, des Emissionskoeffizienten, zu
n = 5,7 ergibt sich, dass die beiden Kur-
ven der Messungen von Strom und
Leistung im fraglichen Bereich von
0,8 mA bis 80 mA erwartungsgemss
zwischen den beiden entsprechenden
Kurvenpaaren der Rechenwerte fr je-
weils den kalten und den warmen Zu-
stand zu liegen kommen. Dieser Kor-
rekturfaktor liefert also ein realistisches
Abbild des Verhaltens fr diese bei-
spielhaft herausgegriffene Diode. Das
mag an Theorie reichen. Von Bedeu-
tung sind nachfolgend nur noch die di-
cken Kurven in (Bild 3), die das prakti-
Hindern oft beim Energie sparen: Die praktischen und sthetischen Probleme mit KLL im Wohnzimmer hinein pas-
sen ist relativ.
2
LEDVANCE
Downlights von S bis XL.
Mit neuester dimmbarer LED-Technologie werden
diese Downlights zu echten Highlights. Sie verfgen
ber eine Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden,
sind kompakt und leicht zu installieren. Mit einer
Efzienz von ber 50 lm/W eignen sie sich vom
Mbel- bis zum Deckeneinbau und sind eine echte
Alternative zu herkmmlichen Downlights. Sie zeigen:
Bei OSRAM ist die Zukunft des Lichts schon im Jetzt
angekommen.
Mehr Infos unter: www.osram.ch
www.osram.ch
LEDVANCE
Downlights:
lichtstark, langlebig, efzient und kompakt.
22 | Elektrotechnik 10/11
Licht&Leuchten
sche Verhalten unter Einfluss der un-
vermeidlichen Stromwrme wiederge-
ben.
Aufbau einer LED
Natrlich bestehen LED aus anderen
Halbleitern als gewhnliche Dioden,
denn diese leuchten bekanntlich nicht
(oder hchstens einmal kurz, und dann
ist alles zu spt). Silizium und Ger-
manium kommen fr LED nicht in-
frage, sondern meist Gallium-Verbin-
dungen. Ein Halbleiter wird dann
daraus, wenn man das Basismaterial do-
tiert, das aus einem 4-wertigen Element
oder einer Verbindung aus einem 3-wer-
tigen und einem 5-wertigen Element
(Gallium-Arsenid) besteht. Dotiert wird
die Grundsubstanz, indem man ein
3- bzw. 5-wertiges Element in einer
Konzentration zwischen etwa 10
-6
bis
10
-3
beimischt. Das ergibt Strstellen in
dem regelmssigen Kristallgitter 4-wer-
tiger Atome, die alle ber vier Aussen-
elektronen verfgen. Das 5-wertige
Element hat fnf Aussenelektronen,
und das fnfte Elektron am Atom ist in
diesem sozialen Umfeld so berfls-
sig wie das fnfte Rad am Wagen. In
dem 3-wertig dotierten Stoff hingegen
entstehen Elektronenfehlstellen. Die
beiden Stoffe werden aneinandergefgt
und die Nahtstelle bildet die Sperr-
schicht: Wird eine Spannung derart ge-
polt an den Block angelegt, dass der
Minuspol an die negativ dotierte und
der Pluspol an die positiv dotierte Seite
angeschlossen wird, so schiebt der Mi-
nuspol zustzliche Elektronen in die
ohnehin schon negativ geladene Elekt-
rode, was die Elektronen, die sich be-
kanntlich gegenseitig abstossen, zur
Sperrschicht hin verdrngt. Die positiv
dotierte Elektrode hingegen leidet
schon am Elektronenmangel durch ihre
Fehlstellen. Die fehlenden Elektronen
wirken als virtuelle positive Ladun-
gen und werden somit vom Pluspol
ebenfalls in Richtung Sperrschicht ge-
drngt, weil der Pluspol etwa noch vor-
handene freie Elektronen an sich zieht.
Dort treffen berflssige Elektronen
auf berflssige Elektronenfehlstellen
und fllen diese auf: sie rekombinieren.
Dies entspricht einem Stromfluss. Da-
bei wird Energie frei, wenn die Elektro-
nen sozusagen in die Lcher fallen.
Bei gewhnlichen Halbleitern wie Sili-
zium verteilt sich diese Energie als Git-
terschwingungen, aber bei richtiger
Wahl der Halbleiterwerkstoffe entsteht
stattdessen elektromagnetische Strah-
lung, z.B. Licht.
Wird die Polaritt hingegen umge-
kehrt, so saugt der Pluspol Elektronen
aus dem negativ dotierten und der Mi-
nuspol Lcher aus dem positiv do-
tierten Material heraus. Die Ladungs-
trger beider Polaritten werden von
der Sperrschicht abgesaugt, die so ih-
rem Namen Ehre macht: Der Strom-
fluss wird unterbrochen. Beiderlei La-
dungstrger wandern von der Sperr-
schicht weg. Fr LED kommt diese
Polaritt jedoch, wie ausgefhrt, nicht
in Betracht. Die LED ist nicht etwa in
der Lage, den Gleichstrom, den sie
bentigt, selbst gleichzurichten. Ihre
Sperrspannung liegt nur bei etwa 5 V.
Was heisst das fr den Betrieb?
Die berechneten und gemessenen Kur-
ven zeigen, dass selbst kleinste Span-
nungsnderungen zu extrem grossen
Vernderungen beim Strom und also
erst recht bei der Leistung fhren.
Dies macht irgendeine Form von
Strombegrenzung erforderlich. Welche
Lsung hierzu in einem 12-V-LED-
Strahler gewhlt wurde, wie sie segens-
reicherweise seit einiger Zeit als aus-
tauschkompatible Bauteile fr 12-V-
Halogen-Glhlampen angeboten wer-
den, lsst sich mit einem passenden
Messgert mitunter schnell ermitteln:
1. Ein Brckengleichrichter mit Glt-
tungskondensator sorgt fr Gleich-
spannung. Bei den in Serie geschalte-
ten LED sorgt ein Vorwiderstand fr
die Strombegrenzung. Der Verlauf
der Leistungsaufnahme (Bild 4) bei
Vernderung der Eingangsspannung
sowie die Betrachtung der Kurven-
form des Eingangsstroms bei Spei-
sung mit Wechselspannung Unter-
spannung, Nennspannung und
berspannung lassen auf den Ein-
Einfaches LED-Leuchtmittel 12 V 1,7 W von Megaman an Gleich- und Wechsel-
spannung.
4
Verhalten des LED-Leuchtmittels 12 V 7 W von Philips mit aufwndiger Elektronik.
5
Charakteristik einer einzelnen (grossen) LED fr Beleuchtungszwecke.
3
Elektrotechnik 10/11 | 23
Licht&Leuchten
satz dieser Technik schliessen. Wenn der Glttungskondensa-
tor gengend gross ist, fliesst ein recht konstanter LED-Strom,
was ein 100-Hz-Flackern des Lichts unterdrckt.
2. Die vomWirkungsgrad her deutlich bessere Variante ist eine
hochfrequente Taktung bereits an der Eingangsseite. Dabei
wurde jedoch nicht versucht, die Sinuskurve des Stroms wieder
herzustellen, wie man es von elektronischen Vorschaltgerten
fr Leuchtstofflampen im Bereich ber 25 W kennt, die sonst
den normativen Vorgaben nicht entsprchen [2]. Der Strom
wird vielmehr durch hochfrequente Taktung in eine Rechteck-
form mit ~1 A Amplitude gebracht und der Strommittelwert
durch Pulsweiten-Modulation angepasst. Dies geschieht auch
beim Betrieb an Gleichspannung, um bei schwankender Span-
nung die Leistung konstant zu halten. Der Effektivstrom kann
hierdurch vom Betragsmittelwert des Stroms abweichen und
gibt, mit der aktuellen Spannung multipliziert, die Scheinleis-
tung, nicht notwendigerweise die Wirkleistung wieder (Bild 5).
Auch beim Betrieb an Gleichspannung taktet die Elektronik
den Strom. Da die untersuchte Lampe mit ihrer fr ein LED-
Leuchtmittel schon sehr hohen Leistungsaufnahme von 7 W
aber immer noch eine recht kleine Last darstellt, erfolgte keine
Begrenzung der Stromoberschwingungen durch irgendwelche
zustzlich eingebauten Leistungsmerkmale. Die normativen
Grenzwerte sind fr Lampen und Leuchten im Bereich bis
25 W usserst grosszgig [2], weshalb auf jegliche Art von Fil-
terung und dergleichen verzichtet werden konnte. Man muss
sich aber fragen, ob hier die EMV im hherfrequenten Bereich
noch gegeben ist, da das hochwertige Messgert offensicht-
lich aufgrund strender Abstrahlungen des Prflings nicht
mehr in der Lage war, ein ordentliches Oszilloskopbild darzu-
stellen (Bild 6 oben links). Auch Erdung und 1,5 m Abstand ver-
mochten daran nichts zu ndern. Und was passiert hier, wenn
hundert solcher Lampen parallel geschaltet werden? Nicht
auszudenken, was hier fr HF-Strungen ins speisende Netz
gekoppelt werden.
Einsatz in der Praxis
Hochleistungs-LED (H-LED) werden mit Strmen ber 20 mA
betrieben. Die Strme knnen heute bis 18 A reichen. Von die-
sen grsseren LED werden meist nur eine, zwei oder drei Stck
in einem Leuchtmittel eingesetzt, whrend ltere Lampen auch
bei Leistungen um 1 W aus annhernd 20 kleinen LED, den
Nachfahren der Signallmpchen, bestehen konnten. Das kann
man ohne Weiteres machen. Man kann ja auch ein Schlauchboot
aus Fahrradschluchen zusammensetzen. Optimale Betriebsei-
genschaften darf man davon aber natrlich nicht erwarten.
Besonders vorteilhaft ist zwar bei den hier erwhnten 12-V-
LED-Leuchtmitteln, dass sie sich gegen vorhandene Halogen-
strahler austauschen lassen, sofern ein konventioneller 50-Hz-
Transformator im Einsatz ist. Der Betrieb an elektronischen
Halogenlampen-Transformatoren wird ausgeschlossen. Vermut-
lich ist es der Eingangsgleichrichter zusammen mit dem Glt-
tungskondensator, die mit Hochfrequenz von elektronischen
Transformatoren berfordert sind. Es gibt aber auch Probleme,
wenn die Minimallast unterschritten wird. Da es mit den Vortei-
len elektronischer Trafos ohnehin meist nicht so weit her ist wie
die Werbung verspricht, liegt man bei der Neuinstallation einer
Halogenlampenanlage mit konventionellen Transformatoren aus
Kupfer und Eisen immer auf der sicheren Seite. Besonders emp-
fiehlt sich hier der Einsatz von Ringkerntransformatoren, da
durch eine sptere Umstellung auf LED-basierte Leuchtmittel
der Leistungsbedarf um bis zu 80% zurckgeht und Ringkern-
transformatoren im Teillastbereich deutlich bessere Wirkungs-
grade aufweisen als konventionelle eckige Transformatoren.
Platzprobleme
gab es gestern...
...heute gibt es den berspannungs-
Ableiter mit integrierter Vorsicherung:
DEHNguard
...CI
elvatec ag
berspannungsschutz
Blitzschutz / Erdung
Arbeitsschutz
Infoservice CH742
Tiergartenstrasse 16 CH-8852 Altendorf
Tel.: 0 55 / 451 06 46 Fax: 0 55 / 451 06 40
www.elvatec.ch [email protected]
Vorsicherung + DEHNguard
DEHNguard
...CI
Drastisch
reduzierter
Platzbedarf
Sehr
kurze
Anschluss-
leitungen
Integrierte
Vorsicherung
24 | Elektrotechnik 10/11
Licht&Leuchten
Effizienzgewinn
Den LED wird eine grosse Zukunft
vorhergesagt. Dies bezieht sich auf eine
Reihe von Eigenschaften. Von ber 100
Lumen je Watt Leistungsaufnahme ist
da die Rede und somit von einer ber-
rundung der Leuchtstofflampe. Im La-
bor erreicht die LED alleine heute
schon bis zu 135 lm/W bei Kaltweiss
und 100 lm/W bei Warmweiss. Ein
System fr Warmweiss samt Elektronik
erreicht mindestens 50 lm/W. Der
praktische Wert ist also deutlich tiefer.
Grund: Im Labor wird bei 25C LED-
Temperatur gemessen, im praktischen
Betrieb liegt dieser bei 70C und der
Elektronikwirkungsgrad liegt kaum
hher als 70%. Dieser immer in ir-
gendeiner Form erforderliche Span-
nungskonverter, der die Netzspannung
auf die erforderliche Kleinspannung
bringt und in aller Regel elektronisch
arbeitet, speist die LED-Stze mit
Hochfrequenz oder im Optimalfall mit
stabilisiertem Gleichstrom. Dazu ist an-
zumerken, dass hier nur deshalb 50%
der Leistung und somit der Effizienz
verloren gehen, weil eine wenig effizi-
ente Elektronik zum Einsatz kommt.
Fr grssere Leistungen lassen sich ef-
fizientere Einheiten bauen, ganz wie bei
Vorschaltgerten fr Leuchtstofflam-
pen und Transformatoren fr Halogen-
lampen.
Nichtsdestoweniger stellt der Ersatz
eines Halogenstrahlers durch einen
LED-Strahler einen immensen Fort-
schritt in Richtung bessere Effizienz
dar. Man kann es nicht oft genug wie-
derholen: Halogenlampen sind Glh-
lampen und als solche nur unwesentlich
effizienter als die am unteren Ende der
Skala anzusiedelnden Allgebrauchs-
Glhlampen. Unverantwortlich ist das
Vorgehen eines renommierten Herstel-
lers einer Serie verbesserter Halogen-
lampen, wenn er die 30% weniger
Energie verbrauchenden Lampen als
Energy Saver vermarktet. Das ent-
spricht im englischen Sprachraum der
Sparlampe, also einer KLL, und leis-
tet somit der Verwechslung mit einer
Lampe Vorschub, die es auf 80% Ein-
sparung bringt! 30% weniger Ver-
brauch als andere Glhlampen ist im-
mer noch 300% mehr als bei einer
KLL.
Hindernis 1: die Leistung
LED sind von Natur aus gerichtete
Lichtquellen. Will man diffuses Licht
erzeugen, so ist der Lichtstrahl gezielt
zu zerstreuen, was wesentlich einfacher
zu bewerkstelligen ist als umgekehrt aus
einer breit streuenden Lichtquelle ei-
nen gerichteten Strahler aufzubauen.
Obwohl LED bezglich der Lichtleis-
tung kaum besser als KLL sind, schnei-
den sie als Strahler heute schon deutlich
besser ab, weil bei KLL-Strahlern der
Wirkungsgrad nur etwa 50% betrgt,
das restliche Licht geht im nicht opti-
malen Reflektor verloren. Nun haben
sich die Halogenglhlampen gerade
deswegen so beliebt gemacht, weil sie
zum grssten Teil als Scheinwerfer
(Spotlights) verkauft werden. Wenn
Halogenstrahler durch LED-Strahler
ersetzt werden, hat man genau diesen
Effekt wieder. Insofern gestaltet sich
der Ersatz nahezu optimal. Ein 5-W-
LED-Strahler bringt maximal die
Leistung eines 25-W-Halogenstrahlers.
Tragisch ist, dass es schwarze Schafe auf
dem LED-Markt gibt, die irrefhrende
Angaben einsetzen. Angaben in Lux auf
der Verpackung sind Unsinn. Korrekt
und aussagekrftig sind Angaben in Lu-
men oder der Vergleich mit Halogen-
lampen, darunter kann sich dann auch
der Laie etwas vorstellen.
Trotz des verhltnismssig guten
Wirkungsgrades der LED gibt diese
immer noch deutlich mehr als die
Hlfte der aufgenommenen elektri-
schen Leistung nicht als Licht, sondern
als Wrme ab. Warum ist es bei einem
7-W-LED-Spot so heikel, rund 4 W als
Wrme abzugeben, whrend die Halo-
genlampe mhelos 32 W von 35 W ab-
gibt? Hier kommen drei Grnde zu-
sammen:
Die LED ist winzig und daher die
Entstehung der Wrme auf sehr we-
nig Flche und Volumen konzent-
riert.
Als Halbleiterbauteil kann sie keine
so hohen Temperaturen vertragen
wie eine Glhlampe aus Metall und
Glas.
Die Glhlampe wird einen grossen
Teil ihrer Wrme (bis 80%) durch
Abstrahlung in den Raum los, die
LED fast nichts. Die Wrmeabstrah-
lung steigt mit der vierten Potenz zur
absoluten Temperatur, und Glhlam-
pen vertragen sehr hohe Betriebs-
temperaturen, LED sind gerade da
empfindlich.
Daher wurde die Wrmeableitung
bei der LED in Thermo-Manage-
ment umbenannt. Geholfen hat dies
aber auch nichts. Die Leistung der
Lampen ist in erster Linie deshalb be-
grenzt, weil man nicht weiss, wie man
die Wrme aus dem kleinen Bauteil he-
rausbekommen soll. Ein Hersteller ging
sogar schon so weit, einen kleinen Lf-
ter einzubauen ein gangbarer Weg
z.B. in der Strassenbeleuchtung, aber
imWohnzimmer eine Zumutung [3].
Hindernis 2: die Farbe
Leuchtdioden erzeugen von Natur aus
ein schmales Spektrum. Will man weis-
ses Licht erzeugen, so stehen dafr zwei
Wege offen:
Man nimmt drei LED, rot, grn,
blau, die Mischfarbe ist dann Weiss.
Der Farbton lsst sich in einem be-
stimmten Bereich mischen.
Man nimmt eine blau leuchtende
LED, bringt in die Linse eine Kon-
versionsschicht (wie bei KLL) und
erhlt dann weisses Licht. Heute ist
auch Warmweiss mglich, allerdings
bei deutlich schlechteremWirkungs-
grad als bei Kaltweiss.
Noch vor kurzer Zeit musste man
normale weisse LED-Leuchtmittel
treffender als hellblau bezeichnen und
die ebenfalls erhltlichen warmweis-
sen Typen muteten eher gelb an. Auch
hier ist jedoch der Fortschritt deutlich
sichtbar. Die LED-Lampe in Bild 7 er-
zeugt ein einwandfreies warmweisses
Eingangsstromkurven bei Speisung mit Wechselspannung von 10 V, 12 V und 14 V.
6
Licht&Leuchten
Licht. Die Qualitt der besten warm-
weissen LED ist heute so gut, dass
kaum ein Unterschied zu Halogenlam-
pen besteht.
LED altern nicht beschleunigt durch
hufiges Schalten, hingegen knnen die
Einschaltstrme gewaltig gross werden.
Fast alle Leuchtmittel haben grosse
Einschaltstrme: Bei der Leuchtstoff-
lampe mit VVG ist es die Eisenstti-
gung, bei solchen mit EVG ohne aktive
Leistungsfaktorkorrektur ist es die Glt-
tungskapazitt, bei der T5-Leuchtstoff-
lampe mit EVG und aktiver Leistungs-
faktorkorrektur ist es die Filterkapazi-
tt, bei der Glhlampe ist es der sehr
niedrige Widerstand der kalten Wen-
del.
Ausblick
LED-Leuchtmittel sind im Moment
noch sehr teuer auf den ersten Blick.
Der Wirkungsgrad der besten Typen
auf dem Markt liegt ber denjenigen
der KLL, aber noch unterhalb optimal
betriebener linearer Leuchtstofflampen.
LED sind unempfindlich gegen hufi-
ges Schalten, sind klein, kompakt und
von Natur aus fokussiert. Die Entwick-
lung von der blossen Signallampe zur
praktisch einsetzbaren Lampe fr
Leuchten, Spots, Strassenleuchten und
andere Anwendungen ist enorm schnell
gegangen. Man darf daher annehmen,
dass weiterer Fortschritt die LED in
wenigen Jahren fr viele weitere Be-
leuchtungszwecke einsetzbar macht.
Zum Betrieb ist ein meist im Sockel un-
tergebrachtes elektronisches Betriebs-
gert erforderlich, doch dieses gestaltet
sich einf
Top Related