Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sensor+Test 2012: Energieverbrauch schnell ermittelt

07.05.2012
Die ambitionierten Energieeffizienzziele der Bundesregierung setzen Unternehmen unter Zugzwang: Nur wer seinen Stromverbrauch kennt, kann den Energiebedarf senken und nachhaltig wirtschaften. Ein neuartiger Stromsensor hilft, Verbräuche exakt zu ermitteln und so gesetzliche Regelungen zu erfüllen. Zu sehen ist das neue Messgerät auf der Messe Sensor+Test 2012 vom 22. bis 24. Mai in Nürnberg.

Unternehmen in Deutschland mit einem hohen Energieverbrauch profitieren bislang von ermäßigten Energie- und Stromsteuersätzen. Nach dem Willen der Bundesregierung sollen diese Erleichterungen künftig nur noch gewährt werden, wenn Betriebe Maßnahmen einführen, um Energie zu sparen: Ab 2013 erhalten ausschließlich Firmen Vergünstigungen, die mit einem Energiemanagementsystem ihre Stromverbräuche nachweisen.

Kein einfaches Unterfangen – schließlich müssen die Unternehmen in vorhandenen Elektroanlagen Messgeräte nachrüsten, die die Teilenergieverbräuche von Großgeräten wie Press- und Schweißmaschinen, Backöfen oder Motoren erfassen. Bisher erhältliche Messsysteme passen jedoch oftmals nicht in Schaltschränke, sie sind zu groß. Abhilfe schaffen soll ein neuartiges, platzsparendes Messmodul, das sich im laufenden Betrieb wie eine Wäscheklammer um Stromkabel zwicken lässt.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen haben den Energie-Analysator in Zusammenarbeit mit der Rauschert GmbH entwickelt – einem Hersteller hochwertiger technischer Keramik-Produkte, die in der Fertigung energieintensiv sind. Gefördert wurde das Forschungsprojekt durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie im Rahmen des Programms »Mikrosystemtechnik«.

Strom messen mit Magnetfeldsensoren
Das Gerät basiert auf dem HallinOne®-Sensor des IIS – einem 3D-Magnetfeldsensor, der bereits serienmäßig in Waschmaschinen der BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH verbaut ist, um dort die Position und Lage der Wäschetrommel zu bestimmen. »Wir verwenden in der Anwendung erstmals unsere 3D-Magnetfeldsensor-Technologie, um das vom elektrischen Stromfluss erzeugte Magnetfeld zu messen und so die Energiewerte zu erfassen. Das ist ein Novum«, sagt Dipl.-Ing. Michael Hackner, Wissenschaftler am IIS. Hierfür bestücken Hackner und sein Team eine flexible, flache Leiterplatte mit acht Sensor-ASICs, kurz für anwendungsspezifische integrierte Schaltung.

Die Besonderheit des Sensor-ASIC: Anders als bisherige Sensoren misst er nicht nur zur Chip-Oberfläche senkrechte, sondern zudem tangentiale Magnetfelder, was zu einer hohen Messgenauigkeit führt. Die erfassten Energiewerte werden an einen Microcontroller übertragen, der sie wiederum über ein Gateway – ein Vermittlungsgerät – an einen Zentralrechner sendet. »Unser Stromsensor ist schnell installiert. Er lässt sich montieren, ohne die Produktion zu unterbrechen«, benennt der Forscher einen Vorzug der Entwicklung, um gleich einen weiteren hervorzuheben:

»Das Messprinzip ist an die Rogowski-Spule angelehnt, die Bestandteil vieler elektrotechnischer Messgeräte ist. Während diese allerdings nur Wechselströme erfasst, kann unser Sensor Gleichstrom messen – ein wichtiger Aspekt für Photovoltaikanlagen mit Solarumrichtern, die Gleich- in Wechselstrom umwandeln.«

Hohe Messgenauigkeit
Das Messgerät ist kostengünstig aufgebaut. Da die Forscher vom IIS für die Konstruktion keine magnetisierbaren Materialien verwenden, wird die Messgenauigkeit nicht gestört – ein Problem von handelsüblichen Stromzangen, die etwa nach einem Kurzschluss nicht mehr korrekt funktionieren. Ein weiterer Vorteil gegenüber Stromzangen: Auch die Spannung lässt sich bestimmen. Kurzum: Mit dem Messgerät lassen sich nicht nur die Energiewerte ermitteln, sondern zudem alle Größen bestimmen, die erforderlich sind, um die Netzqualität zu beobachten. »Wir sind so in der Lage, Produktionsprobleme schnell zu lokalisieren. Während eines Brands können wir Unregelmäßigkeiten sofort erkennen und Fehlbrände von Keramiken vermeiden,« sagt Michael Müller, Leiter des Bereichs Energiemanagement Systeme der Rauschert GmbH. Künftig will das Unternehmen auch andere Betriebe in Sachen Energiemanagement beraten und mit dem neuartigen Messsystem ausstatten.
Stromsensor fürs Netz der Energie-Versorger geeignet
Auch im Mittelspannungs-Netz (20 kV) der Energie-Versorger lässt sich das Gerät einsetzen. Aufgrund des Erneuerbaren Energien-Gesetzes (EEG) speisen mittlerweile viele kleine und mittlere Elektrizitätserzeuger ins Versorgungsnetz ein, ohne dass die Provider im Detail informiert sind, zu welcher Zeit in welche Richtung und durch welche Leitung wie viel Strom fließt. »Die Netzkapazität ließe sich deutlich besser ausnutzen, wenn hier detailliertere Messwerte zur Verfügung stünden«, sind sich Hacker und Müller einig. Die beiden Experten sehen hier ein großes Marktpotenzial: Allein in Bayern umfasst das 20kV-Netz mehrere 10 000 Trafostationen, die sich mit der neuen Entwicklung kostengünstig ausrüsten ließen, ohne die Stationen und Leitungen zeitweilig außer Betrieb nehmen zu müssen. Ein Prototyp des Messsystems für Niederspannungsnetze liegt bereits vor.

Auf der Messe Sensor+Test 2012 vom 22. bis 24. Mai in Nürnberg in Halle 12, Stand 202 demonstrieren die Forscher vom IIS das Gerät im Livebetrieb. Die Fertigung der Funktionsmuster und der finalen Systeme wird die Loewe Opta GmbH übernehmen.

Eva Beuchel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/mai/energieverbrauch-schnell-ermittelt.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Auswerte-Elektronik QUADRA-CHEK 2000 von HEIDENHAIN: Zuverlässig und einfach messen
20.04.2018 | DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH

nachricht tisoware auf der Zukunft Personal Süd und Nord 2018
20.04.2018 | tisoware - Gesellschaft für Zeitwirtschaft mbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Moleküle brillant beleuchtet

23.04.2018 | Physik Astronomie

Sauber und effizient - Fraunhofer ISE präsentiert Wasserstofftechnologien auf Hannover Messe

23.04.2018 | HANNOVER MESSE

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

23.04.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics