Dass es sich bei einem Smart Grid um ein komplexes Netzwerk handelt, in dem alle Datenströme für die Energieversorgung zusammenlaufen, ist allseits bekannt. Die Datenerfassung erfolgt dabei an allen Einspeisepunkten und Verbrauchsstellen mit Hilfe von Sensoren.

Auf einen Blick

Die Anforderungen an ein Gerät, welches auf dem Strommarkt Einsatz findet, sind hoch. Beim Herstellen von Elektronik spielen auch das passende Gehäuse und zugehörige Dienstleistungen eine wichtige Rolle. Aus bloßen Elektronikverpackungen der Vergangenheit sind komplexe und anspruchsvolle Gehäuse entstanden, die mit ihren Anwendungen Schritt halten wollen. Neben dem Material und der Schutzart ist vor allem die Qualität das A und O bei der Gehäusewahl.

Die Informationen werden an die Smart-Grid-Steuerung weitergeleitet. Das Konzept reicht bis zum Endverbraucher, der sein Eigenheim mit intelligenten Stromzählern, den Smart Metern, ausstattet. Mittels Smart Metering erfasst er sein eigenes Verbrauchsverhalten. Die Daten helfen ihm, günstige Tarife zu wählen. Aber wie jede Elektronik benötigen auch Smart Meter ein zuverlässiges Gehäuse, das die sensible Elektronik gut und sicher schützt – sowohl vor unbefugtem Zugriff, als auch vor Umwelteinflüssen. Da diese Randbedingungen auch für einfache Energiezähler gelten, lassen sich die Erkenntnisse aus dem folgenden Applikationsbeispiel auch auf intelligente Zähler im Smart Grid anwenden.

Zeit- und Energiezähler für Starkstromverbraucher

Neben den fest installierten Stromzählern können zusätzlich externe Stromzähler nötig sein. Ein solches Szenario wäre ein Wasserschaden im Keller eines Wohnhauses, den eine Versicherung ersetzen muss. Wenn das Wasser abgepumpt ist, muss der Hausbesitzer noch die im Raum befindliche Luftfeuchtigkeit senken. Diese Aufgabe übernehmen elektrische Trockner (Bild 1), die sich in der Regel für den notwendigen Zeitraum von einem Bauunternehmen mieten lassen.

Verlangt der Hausbesitzer eine Erstattung der angefallenen Kosten des Wasserschadens von seiner Hausratversicherung, muss er eine genaue Kostenaufstellung vorbereiten und diese bei der Versicherung einreichen. Da gilt es in diesem speziellen Fall nicht nur die Mietkosten des Bautrockners anzusetzen, sondern auch den benötigten Strom, der für die Bedienung des Gerätes zum Trocknen angefallen ist.

Bautrockner helfen beim Vertreiben der Luftfeuchtigkeit nach Wasserschäden in Gebäuden.

Bautrockner helfen beim Vertreiben der Luftfeuchtigkeit nach Wasserschäden in Gebäuden.Bopla

Um den genauen Stromverbrauch und die Betriebsstunden festzustellen, kann der Eigentümer die Energie- und Zähler-Kombination HW66/HW66M von der Firma Fritz Kübler einsetzen, die das Unternehmen aus Villingen-Schwenningen entwickelt hat, um bei Mietgeräten und -maschinen eine genaue und nachvollziehbare Abrechnung zu ermöglichen. Nicht immer läuft ein Gerät auf vollen Touren, so dass eine bloße Betriebsstundenzählung, wie sie andere Herstellern häufig einsetzen, nicht die korrekten Werte darstellt.

Einbaugehäuse

Das HW66/HW66M-Gerät kommt im kompakten Einbaugehäuse (DIN 48 x 48). Es kombiniert die zwei Zählfunktionen des Energieverbrauchs und der Betriebsstunden. Das Gerät hat eine geringe Einbautiefe und lässt sich so direkt in das starkstromverbrauchende Mietgerät integrieren. Dabei wirkt sich ein Adapter-Frontrahmen, der in verschiedenen Größen erhältlich ist, unterstützend aus. Das integrierte Montagekonzept fördert ein sicheres und genaues Strom-Messverfahren und erhöht den Schutz gegen eine Zählermanipulation.

Der Zähler gibt den Energieverbrauch in Kilowattstunden und die Betriebsstunden (h) an.

Der Zähler gibt den Energieverbrauch in Kilowattstunden und die Betriebsstunden (h) an.Bopla

Das Gerät zeigt Energie- und Zeitwerte parallel an, selbst im spannungslosen Zustand, und entspricht den Normen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Eine Fernauslesung ist durch S0-Ausgänge möglich, die Wertangabe ist in Kilowattstunden (Strom) und Zeit (h) angegeben (Bild 2). Aufgrund der Baugleichheit zu herkömmlichen Betriebsstundenzählern ist das Nachrüsten von Mietgeräten problemlos möglich. Neben Bautrocknern zählen auch Klimatechnikgeräte, Produktionsanlagen und Stromaggregate zu den Anwendungsgebieten des intelligenten Strom- und Zeitzählers. Eine MID-Version für eichpflichtige Applikationen ist ebenfalls bei Kübler verfügbar.

Anforderung an das Gehäuse

Die Firma Fritz Kübler ist in der Positions- und Bewegungssensorik, Zähl- und Prozess- sowie der Übertragungstechnik tätig. Im Rahmen der Produktion des HW66/HW66M-Zählers entschieden sich die Ingenieure für den Einsatz der Kunststoff-Steckergehäuseserie Eletec von Bopla. Ausschlaggebend für die Wahl des Gehäuses war neben den spezifischen Gehäuse-Eigenschaften das Full-Service-Angebot des Gehäuseherstellers, welches Bopla als Systemlösung bewirbt. Dahinter steckt ein intelligentes Spektrum aus Produkten und Dienstleistungen, maßgeschneidert für individuelle Anwendungen.

Die Kunststoff-Steckergehäuseserie Eletec gibt es in acht Grundabmessungen.

Die Kunststoff-Steckergehäuseserie Eletec gibt es in acht Grundabmessungen.Bopla

Die von Kübler bereitgestellten Zähler montierten die Ingenieure bei Bopla in das Standard-Steckergehäuse. Eine im Angebot enthaltene Kabelverschraubung des Typs M20 wurde in die zuvor eingebrachte Gewindebohrung der gleichen Größe eingebracht. Eine Gehäuse-Ergänzung bestand in einem 45 x 45 mm großen Ausschnitt. Die Verdrahtung von Zählereinheit und Gehäuse fand mit Hilfe einer Aderleitung statt. Lästige Absprachen mit weiteren Partnern und Zulieferern können durch das komplette Angebot entfallen, das Ausschussrisiko wird so für den Auftraggeber gemindert.

„Das hohe Dienstleistungsangebot unseres Zulieferers hat uns schlichtweg überzeugt“, erklärt Günter Kahrs, Leiter des Fachbereichs OEM-Produkte und -Systeme bei Kübler. „Die Beratung war vorab professionell, die mechanische Bearbeitung sowie die Verdrahtung haben gut funktioniert, so dass wir diese Prozesse gerne weiterhin Bopla überlassen, während wir uns auf unsere Kernkompetenz, die Entwicklung der Zählereinheit konzentrieren können.“ Er ergänzt: „Nachdem die Wahl des Gehäuselieferanten getroffen war, haben wir uns das umfangreiche Programm angeschaut und uns für die Eletec-Serie entschieden.“ Das Steckergehäuse gehört zum Standardprogramm und ist in acht Grundabmessungen verfügbar; sechs länderspezifische Stecker und vier verschiedene Steckdosen sind erhältlich. Kübler hat die Ausführung mit deutschem/französischem Stecker für die Anwendung in der HW66/HW66M gewählt, um den Einsatzbereich zu vergrößern. Der Stecker ist nach DIN49441-R2 geerdet.

Vorab Auswahlkriterien festlegen

Das Zulieferunternehmen, sprich der Gehäusehersteller, spielt bei der Umsetzung einer Gehäusevariante für einen intelligenten Zähler eine große Rolle. Er sollte Antworten auf folgende Fragen  geben können:

  • Bietet der Gehäusehersteller eine Bevorratung der Gehäuse an, so dass er kurzfristig auf eine erhöhte Nachfrage kundenseitig reagieren kann?
  • Welche Dienstleistungen offeriert der Hersteller rund um das Standardgehäuse?

Im aktuellen Fall war dieses einer der ausschlaggebenden Punkte bei der Wahl des Eletec-Gehäuses. Darüber hinaus können die folgenden Modalitäten von Bedeutung sein:

  • Wie sind die Zahlungs- und Lieferbedingungen, zu dem der Hersteller die Gehäuse beziehen kann?
  • Wie ist die Verlässlichkeit des Unternehmens?
  • Mit welchem Umweltbewusstsein agiert das Unternehmen am Markt?

Für den einen sind derartige Faktoren unbedeutend, für andere stellen solche Fakten das entscheidende Auswahlkriterium dar, um sich in der Vielzahl an Angeboten an Gehäusen für einen Hersteller zu entscheiden. Jeder Gerätehersteller muss an dieser Stelle für sich entscheiden, welche Punkte für ihn bei der Gehäusewahl relevant sind.