Rationelle Energieverwendung

Rationeller Energieeinsatz

Schätzungen zu Folge gehen über 8% der in durchschnittlichen europäischen Haushalten und gewerblichen Anlagen verbrauchten elektrischen Energie auf Grund der Auslegung und der Betriebsweise elektrischer Geräte verloren. Dabei stellt elektrischer Strom die teuerste Form aller verfügbaren Energieformen dar – kostet er doch acht Mal so viel wie Kohle und etwa drei Mal so viel wie Gas – Grund genug also, um sparsam damit umzugehen.

Die Verlustleistung in elektrischen Betriebsmitteln geht auf den so genannten ohmschen Widerstand der Leiter und Verluste in Magnetwerkstoffen zurück, die vornehmlich in Motoren, Transformatoren und in allen elektrischen Leitungen anfallen. Kupfer ist einer der Schlüsselwerkstoffe bei der Betrachtung der Durchführung von Verbesserungsmaßnahmen am Wirkungsgrad elektrischer Anlagen. Die hohe Leitfähigkeit von Kupfer ist eine seiner wichtigsten Eigenschaften, und so kommen denn auch 60% der gesamten Kupfer-Produktion letztendlich als elektrische Leiter zum Einsatz.

Feststellung der Sparpotenziale

Die Sparpotenziale müssen auf systematische Art und Weise herausgefunden werden um zu zeigen, dass die gewählten Maßnahmen im Verhältnis zum Aufwand die jeweils wirkungsvollste Möglichkeit darstellen.

Die ergiebigsten Möglichkeiten entstehen im Planungsstadium von Gebäuden, wo sich die relativen Kosten für energiesparende Anlagen leicht errechnen lassen, die zu erwartende Lebensdauer am längsten ist und keine oder nur geringe Mehrkosten bei der Errichtung anfallen.

Motoren

Seit seiner Erfindung um 1880 hat der Elektromotor eine lange Entwicklungsgeschichte durchgemacht. Schon frühzeitig wurde an der Verbesserung von Leistung und Drehmoment und an der Kostensenkung gearbeitet. Erst kürzlich (nach Angaben des britischen Kupfer-Instituts in den 1970ern) wurde der Bedarf nach verbesserten Wirkungsgraden offensichtlich.

Die meisten Motoren werden unterhalb ihrer Nennleistung betrieben. Somit ist es wichtig, dass Hochwirkungsgrad-Motoren auch bei diesem Auslastungsgrad gute Wirkungsgrade behalten. Die Rechtfertigung für den anfänglichen Aufpreis ist einfach: Ein Motor kann innerhalb von 500 Betriebsstunden so viel Stromkosten verursachen wie seinem Anschaffungspreis entspricht – in gerade mal drei Wochen Dauerbetrieb. Die über die Lebensdauer summierten Verlustkosten betragen ein Mehrfaches des Preises für den kompletten Motor. Natürlich lässt sich das Gesamtkosten-Minimum nicht ohne Einbeziehung sowohl der Kapital- wie der der Betriebskosten erreichen.

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Energiekabel

Während sich die Installation und der Einsatz verbesserter, Energie-effizienter Betriebsmittel ausbreitet, werden die Energieverluste in unterdimensionierten Starkstromkabeln häufig ignoriert. Werden die Leiterquerschnitte von Kabeln und Leitungen entsprechend ausgewählt, so dass die zulässigen Temperaturgrenzen gerade eben eingehalten werden, so können die Verluste ganz beträchtliche Ausmaße annehmen.

In einem Mittelspannungskabel können die Verlustkosten über die gesamte Nutzungsdauer aufgerechnet das Zehnfache des Kabelpreises zuzüglich Verlegungskosten ausmachen.

Steigt der Leistungsbedarf einer Anlage später über die Übertragungs-Nennleistung des Kabels hinaus, kann die Installation eines zweiten Kabels zu einem erheblichen Kostenfaktor werden. Die Auslegung von Kabel- und Leitungswegen nach minimierten Lebensdauerkosten ist daher die Methode der Wahl, die übrigens auch von einer IEC-Norm empfohlen wird.

Transformatoren

Transformatoren zählen zu den effizientesten Maschinen, die die Menschheit jemals ersonnen hat. Die größten Transformatoren (so genannte Grenzleistungs-Transformatoren) können mit Wirkungsgraden um 99,75% aufwarten. Verteiltransformatoren sind kleiner, haben etwas geringere Wirkungsgrade und werden nur schwach ausgelastet. In Transformatoren städtischer Verteilnetze (typischerweise 250 kVA bis 1 MVA) können etwa 1% bis 2% der Durchgangsenergie verloren gehen. Die Wirkungsgrade kleinerer Transformatoren in ländlichen Gegenden können auf etwa 95% fallen.

In der EU befinden sich über 4 Millionen Transformatoren im Einsatz, das heißt ein Stück pro 80 Einwohner. In diesen Transformatoren geht die Leistung von 7 bis 8 der größten Kernkraftwerke verloren. Die gesamte im Jahr 2000 installierte Windkraftleistung vermag nur 10% dieser Verluste in Verteiltransformatoren zu decken.

Somit wird der Wirkungsgrad von Transformatoren zu einem Schlüsselfaktor nachhaltiger Elektrizitäts-Versorgung. 

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