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EA Elektro-Automatik: Energie-Recycling

Netzrückspeisende High-Power-Lasten schonen die Umwelt

2. Oktober 2017, 13:53 Uhr | Von Mario Bienert, Entwicklungsleiter bei EA Elektro-Automatik

Bei EA werden alle Geräte einem energieintensiven Burn-in-Dauertest unterzogen. Die dabei eingesetzten netzrückspeisenden elektronischen Lasten von EA geben die eingesetzte Energie nicht als Wärme an den Raum ab, sondern gewinnen diese zu 95 Prozent zurück. Dadurch sinken die Stromkosten enorm.

Leistungen bis zu 15 kW nehmen die elektronischen Lasten der Serie ELR 9000 HP von EA Elektro-Automatik auf. Gleichzeitig speisen sie die aufgenommene Energie zu 95 Prozent in das lokale Stromnetz zurück, anstatt sie als Wärme abzugeben. Dadurch sinken die Klimatisierungs- und Stromkosten.

Überall, wo mit Hilfe elektronischer DC-Lasten Stromversorgungen, Energiespeicher oder elektronische Komponenten auf ihre Funktion und Leistung geprüft werden – dynamisch oder statisch –, werden in der Regel elektronische Lasten eingesetzt. Bei konventionellen Lasten wird der Strom über Leistungshalbleiter geregelt. Diese sind auf Kühlkörpern montiert und setzen die aufgenommene Leistung zu 100 Prozent in Abwärme um. Diese Lasten werden durch ein aufwendiges System mit Hilfe von Lüftern oder Wasser gekühlt. Zusätzlich bedarf es oftmals der Klimatisierung des Laborraums. So fallen neben den Anschaffungskosten für die Lasten und die Klimatisierung des Raumes zusätzlich noch laufende Kosten für den Energiebezug und die Wartung der Klimaanlage an. Aus ökologischer und ökonomischer Sicht die bessere Lösung ist daher eine Last, welche die eingesetzte elektrische Energie nicht als Wärme an die Umwelt abgibt, sondern sie wieder zurückgewinnt.

Leise Geräte für angenehme Laborbedingungen

Besonders bei energieintensiven Akkumulatoren-, Lichtmaschinen- oder Burn-in-Tests hat sich das Prinzip der netzrückspeisenden Last bewährt: Während des Prüfprozesses, in dem Hunderte von Lade- und Entladezyklen erfolgen, nimmt die Last die dabei entstehende Leistung auf, wandelt den aufgenommenen Gleichstrom in einen sinusförmigen Wechselstrom um und speist diesen in das lokale Stromnetz zurück. Auf diese Weise wird nur ein geringer Teil an Abwärme erzeugt und eine Klimatisierung des Raumes ist häufig nicht mehr nötig. Ein weiterer Vorteil ist der leisere Betrieb der Geräte gegenüber konventionellen Lasten. Aufgrund der geringeren Geräuschentwicklung werden auch die Arbeitsbedingungen in Laboren angenehmer.

Wirkungsgrad von 95 Prozent

Vor 20 Jahren war EA Elektro-Automatik das erste Unternehmen, welches eine elektronische Last mit Energierückspeisung entwickelt hat. Heute reicht das Sortiment von modular aufgebauten Lasten im Baukastensystem über Multilasten bis hin zum erweiterten Zweiquadranten-Betrieb. Die ersten rückspeisenden Lasten waren mit einem Spannungsbereich von 3 bis 60 V, Lastströmen bis 100 A und einer maximal aufzunehmenden Leistung von 2 kW erhältlich.

Für die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit einer netzrückspeisenden Last ist ihr Wirkungsgrad, das Verhältnis von rückgespeister AC-Leistung zu aufgenommener DC-Leistung, ausschlaggebend. Wurden damals bei maximaler Last Wirkungsgrade bis 85 Prozent und bei kleiner Last bis lediglich 32 Prozent erreicht, so werden heute bei 20 Prozent Last Wirkungsgrade von 90 Prozent und bei maximaler Last sogar bis 95 Prozent erzielt. So geben die elektronischen Lasten der EA-Serie mit Netzrückspeisung (beispielsweise ELR 9000 HP) nur fünf Prozent der aufgenommenen Energie an die Umwelt ab. 95 Prozent der Leistung wird recycelt und in das lokale Versorgungsnetz zurückgespeist.

Mehr Leistung für alle Netze

Auch bei der jüngsten Serie hat EA Elektro-Automatik auf Modularität gesetzt und somit eine große Flexibilität bei den verfügbaren Spannungs-, Strom- und Leistungsklassen erreicht. Die Geräte der Reihe ELR 9000 HP können Leistungen bis 15 kW aufnehmen. Gegenüber dem Vorgänger-Modell ELR 9000 mit einer Leistungsaufnahme von 10,5 kW entspricht dies einer Steigerung der Leistungsdichte von 43 Prozent. Die Einzelgeräte der High-Power-Version sind in einem 19-Zoll-3HE-Gehäuse mit Spannungen von 80 bis 1500 V, Strömen von 20 bis 510 A und Leistungen mit 5, 10, oder 15 kW erhältlich.

Besteht Bedarf an größeren Leistungen, ist es dank einer intelligenten Master-Slave-Schnittstelle und einem Share-Bus möglich, ein Gesamtsystem mit einer Leistung bis zu 240 kW aufzubauen, welches über ein Mastergerät gesteuert und ausgelesen wird. Ein Display zeigt die Spannung, den Summenstrom und die Gesamtleistung an. Gegenüber einer einzelnen elektronischen Last hat so ein System zusätzlich den Vorteil der Redundanz. Außerdem lässt es sich einfacher an neue oder erweiterte Anforderungen anpassen. Ein weiterer Nutzen der Hochleistungs-Lasten ist ihr Weitbereichsnetzeingang: Ohne zusätzliche Option ist es jetzt möglich, die Lasten an 380-, 400-, 440- oder 480-V-Netzen zu betreiben.