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Mit Hightech-Stromzählern das Energiemanagement intelligenter machen

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Stromzähler
Urheber: KittyKat | Fotolia

Von Sabine Kurz,

Stromzähler, die mit smarten Algorithmen arbeiten, sollen künftig das Energiemanagement revolutionieren, wenn es nach den Forschern des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg geht.

Gemeinsam mit Industriepartnern ist es den Wissenschaftlern gelungen, einen Hightech-Strommesser zu entwickeln, der den Gesamtstromverbrauch nach Geräten aufschlüsseln kann. Der Prototyp wurde bereits auf der Messe BAU 2017 präsentiert. Schon im Sommer 2017 soll der Strommesser auf den Markt kommen.

Bei steigenden Stromkosten ist Energiesparen längst nicht mehr Wunsch, sondern pure Notwendigkeit. Bisher mussten sowohl gewerbliche wie auch private Verbraucher sich darauf beschränken, Energiefresser durch sparsame Geräte zu ersetzen, Maschinen im Sparmodus zu betreiben oder sie ganz abzuschalten.

Das Manko bisher: Wer der Stromfresser war, ließ sich nicht immer zuverlässig feststellen.

Dank einer neuen Technik namens NILM (Non-intrusive Load Monitoring) soll sich das künftig ändern. NILM basiert auf einem simplen Prinzip: Jedes Gerät weist beim Stromverbrauch ein individuelles Muster auf, das im Stromnetz als eine Art Signatur oder Fingerabdruck „sichtbar“ gemacht werden kann.

Algorithmen können solche Signaturen im Gesamtstromverbrauch eines Unternehmens oder Haushaltes erkennen und damit den Verbrauch einzelner Geräte genau ermitteln.

Nötig ist dafür nur ein einziges Messgerät mit dreiphasiger Strom- und Spannungsmessung. Die aufwendige Installation und Verwaltung vieler Messgeräte, das sogenannte Sub-Metering entfällt.

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Lastspitzen und -tiefs erkennen und bewerten

Mithilfe der Software lassen sich Verbrauchdaten aufschlüsseln und visualisieren, denn das Programm zeigt die Stromaufnahme in Echtzeit an. Der Anwender erkennt anhand der typischen Signatur im Stromverbrauch auch, wenn eine Maschine oder Anlage defekt ist. Denn dadurch erhöht sich die Energieaufnahme.

Im Bereich Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen sollen durch NILM Einsparungen von mehr als 12 % möglich sein, hoffen die Forscher. Betriebe können mit geringem Aufwand den Stromverbrauch etwa in der Fertigung analysieren und die Komponente mit dem höchsten Stromverbrauch identifizieren.

Auch Lastspitzen im Netz lassen sich so registrieren und vermeiden. NILM soll sich auch als ideale Ergänzung für Industrie 4.0 eignen, weil sich dank der gerätespezifischen Messung des Stromverbrauchs das Energiemanagement optimieren lässt.

Um die Algorithmen mit ausreichend Daten füttern zu können, misst der Hightech-Smart-Meter die Energieaufnahme mit einer Abtastrate von bis zu 1 Megasample pro Sekunde.

Das Messgerät registriert unter anderem auch das von den Verbrauchern ausgesendete Rauschen im Stromnetz (Störspannung). Das liegt jeweils auf unterschiedlichen Frequenzen und lässt so ebenfalls Rückschlüsse auf das Gerät zu.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Verbundprojekt mit Industriepartnern. Die NILM-Zähler-Hardware wird vom Fraunhofer-Partner EasyMeter GmbH entwickelt, die Discovergy GmbH ist für Gateway und Verarbeitungsserver zuständig. Die GreenPocket GmbH kümmert sich um die Bedienoberfläche der Software, wertet die Daten aus und visualisiert sie.

Derzeit liegt der Schwerpunkt noch bei Anwendungen in Industrie und Gewerbe, doch ist die Technik grundsätzlich auch für Heimanwender geeignet. Weitere Infos gibt es unter www.ims.fraunhofer.de 

 

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