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Durch IC-Lösungen

Mit Smart Power zur effizienteren Strom-Nutzung

7. Dezember 2016, 17:12 Uhr | Ajinder Singh General Manager, Building Automation, Lighting & Display, Texas Instruments - Kripa Venkat General Manager, Grid Infrastructure Texas Instruments

Texas Instruments bietet als führender Anbieter effizienter ICs für den Stromversorgungsbereich Expertise für Smart Power-Netzwerke sowie Remote-Energiemanagement-Lösungen für Smart Home und Smart Factory.

Was bringt die Fernüberwachung und –steuerung vom Stromverbrauch im Gewerbe oder privat?

Zum einen Fernbedienbarkeit, etwa von Raumthermostaten, Licht oder Kaffeemaschine, in Echtzeit können auch – gestützt auf aktuelle Informationen über die Kapazität des Stromnetzes - und den aktuellen Stromtarif, Entscheidungen zum Stromverbrauch getroffen werden. Die Informationen und Kontrollmöglichkeiten helfen, den eigenen Geldbeutel oder das Budget des Unternehmens zu schonen, indem Energie optimal genutzt und gespart wird, wo es geht. Vom Smartphone aus hat man die Möglichkeit, zu jeder einzelnen Minute des Tages Geld zu verdienen.

Noch bis vor wenigen Jahren wären solche Vorstellungen die reinste Utopie gewesen, doch inzwischen werden sie zunehmend realistisch. Hausbesitzer und Vermieter können in einem nie zuvor dagewesenen Ausmaß ihren Energieverbrauch kontrollieren. Die Energieversorgung wird in sämtlichen Phasen immer intelligenter – von der zentralen oder lokalen Erzeugung der Energie, bis sie in privaten oder gewerblichen Gebäuden von den elektrischen Geräten, die wir zu Hause, bei der Arbeit und unterwegs nutzen, verbraucht wird.

All diese Fortschritte in der Überwachung, Vernetzung und Kontrolle, die unter dem Oberbegriff Smart Power bekannt sind, werden durch fortschrittliche Halbleitertechnologie ermöglicht, und Texas Instruments (TI) gehört zu den Innovatoren, die sich der Entwicklung der Smart-Power-Technologie verschrieben haben. Systementwickler können auf die fundierte Expertise und die langjährige Produktentwicklung von TI im Bereich der Stromversorgungs-, Netzwerkkommunikations- und Steuerungsschaltungen setzen, wenn sie darangehen, die Erzeugung, die Übertragung und den Verbrauch elektrischer Energie mit immer mehr Intelligenz auszustatten.

Intelligentere Elektrizitätserzeugung

Die Erzeugung und Übertragung von Elektrizität macht einen langsamen, aber stetigen Wandel zu einer intelligenteren, feiner abgestuften Versorgung mit elektrischer Energie durch, wann und wo diese jeweils benötigt wird. Auf industrieller Ebene investieren die Energieversorgungs-Unternehmen (EVUs) nicht nur in alternative Energiequellen wie Solar- und Windfarmen, sondern arbeiten auch an der effizienteren Nutzung zentraler Kraftwerke. Zusätzlich werden die Energieversorgungs-Anlagen zunehmend intelligenter und datenmäßig vernetzt. Ziel ist es dabei, die bei der Erzeugung, der Übertragung und dem Verbrauch entstehenden Verluste zu minimieren.

Abgesehen davon liegt die Bereitstellung von Energie nicht mehr allein in den Händen der EVUs, denn private und gewerbliche Gebäude werden durch die in kleinerem Maßstab erfolgende Ausstattung mit Windkraft-, vor allem aber Photovoltaik-Anlagen immer mehr zu Energieerzeugern. Für Kleinerzeuger koordiniert die Smart-Power-Technologie die Produktion, Speicherung und Nutzung der Elektrizität sowie deren Einspeisung in das öffentliche Netz in Zeiten, in denen die erzeugte Energiemenge den Eigenverbrauch übersteigt.

Wegbereiter für intelligentere Wohn- und Gewerbegebäude

Wohn- und Bürogebäude profitieren immer mehr von der intelligenten Energienutzung. Intelligente Sensoren steuern das Ein- und Ausschalten und das Dimmen der Beleuchtung abhängig davon, ob sich Personen im jeweiligen Bereich aufhalten. Energienetzwerke können beispielsweise mit Software ausgestattet sein, die den Energieverbrauch analysiert – aufgeschlüsselt nach Bereichen, Anwendungen und Anlagen. Derartige Programme können Erkenntnisse darüber liefern, ob bestimmte Anlagen ersetzt werden sollten, weil sie ineffizient arbeiten und dadurch teuer sind oder weil sie von kritischer Bedeutung sind und nicht ausfallen dürfen. Essenziell ist ein Energienetzwerk auch dann, wenn das betreffende Gebäude aus Sonnenlicht oder Windkraft Energie erzeugt.

Verpächter von Gewerbeimmobilien stellen fest, dass Investitionen in Smart Power ihre Stromkosten deutlich senken. Häufig machen die Einsparungen sogar die entsprechenden Installationskosten wieder wett, weil das komfortable Arbeitsumfeld die Produktivität steigert. Da Energie überall benötigt wird, ist es auch sinnvoll, das Smart-Power-Konzept zu einem Smart-Building-Konzept auszuweiten. Netzwerke aus untereinander verbundenen Applikationen wie etwa Bauwerksüberwachungs- und Sicherheitssystemen, Rauchmeldern, Bewegungsmeldern und Präsenzdetektoren dienen dann als Management-orientiertes Nervensystem für das gesamte Gebäude.

Technologie für eine intelligentere Energienutzung

Für die Verbesserung des Energiemanagements in Gebäuden werden die verschiedensten Technologien genutzt – ganz zu schweigen von anderen Arten der Gebäudeüberwachung, die eng miteinander verwoben sein können. Sensoren erkennen die Umgebungstemperatur, Körperwärme, Helligkeit, die CO₂-Konzentration und eine Vielzahl weiterer Zustände wie etwa Vibrationen, Rauch oder gefährliche Chemikalien. Bereichsüberwachungseinheiten nehmen die Daten der verschiedenen Sensoren entgegen und führen nötige Aktionen aus wie etwa das Dimmen der Beleuchtung, das Steuern der Belüftung, das Verändern von Thermostateinstellungen usw. Hauptüberwachungseinheiten schließlich enthalten komplexe Software, die die Aktivität des gesamten Netzwerks überwacht, um den Betriebszustand zu beurteilen, anlagenspezifische Alarme auszulösen, die Kosten aufzuschlüsseln und andere Ergebnisse zu generieren.

All diese Systeme sind auf die leitungsgebundene oder drahtlose Kommunikation angewiesen. An verschiedenen Stellen kommen Signalwandler, Mikrocontroller oder andere Logikschaltungen, Speicher sowie verschiedene Arten von Schnittstellenschaltungen zum Einsatz. In sämtlichen Einheiten findet man ferner Power-Management-Schaltungen. Diese sind von besonderer Bedeutung für das Regeln, Umwandeln und Kontrollieren der Erzeugung von Elektrizität aus alternativen Quellen sowie für deren Speicherung in Batterien.