Um zuverlässige und erschwingliche Energie bereitstellen zu können, ist es wichtig zu wissen wie man mit EMI umgeht.

Um zuverlässige und erschwingliche Energie bereitstellen zu können, ist es wichtig zu wisen wie man mit EMI umgeht. (Bild: Schaffner)

Die moderne Gesellschaft wird zunehmend digitalisiert und elektrifiziert. Viele Dinge, die wir heute benutzen – vom Kleingerät bis hin zu Großsystemen – beinhalten intelligente Technik, um zuverlässig und effizient zu funktionieren. Politische, wirtschaftliche und ökologische Faktoren beschleunigen die Nutzung erneuerbarer Energien. Auch die E-Mobilität ist weltweit auf dem Vormarsch: 20 Mio. Elektrofahrzeuge (EVs) sind bereits unterwegs, und das Netz der Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EVCS; Electric Vehicle Charging Stations) wächst von Jahr zu Jahr rasant.

1. Trend: Energiemanagement und der Übergang zu erneuerbaren Energien

Zwei der größten Probleme, mit denen die Welt derzeit konfrontiert ist, sind der Klimawandel und der Zugang zu zuverlässigen und erschwinglichen Energiequellen. Anstatt sich auf fossile Brennstoffe und deren Lieferanten zu verlassen, die in der Lage sind, Märkte zu monopolisieren, sind sich viele Länder zunehmend der Notwendigkeit bewusst, ihre Energiebasis zu diversifizieren und neue Formen der Energieerzeugung in Betracht zu ziehen.

Durch eine Mischung aus umweltpolitischen, wirtschaftlichen und geopolitischen Faktoren in Verbindung mit einer neuen Generation von Verbrauchern, die ihr Leben zunehmend nachhaltiger gestalten wollen, hat sich in den letzten Jahren ein stetiger Wandel hin zu erneuerbaren Energiequellen vollzogen.

Während die Umstellung bisher schrittweise erfolgte, werden im nächsten Jahr und darüber hinaus viele weitere Länder einen echten Übergang zur Erzeugung erneuerbarer Energien vollziehen. Das lobenswerte Ziel dabei ist, den Planeten zu schützen, Kosten zu senken und die Energiesicherheit zu erhöhen. Mit dieser zunehmend schnelleren Energiewende wachsen auch die Herausforderungen, denen sich Entwickler stellen müssen. Sie wollen sicherstellen, dass die Energie von morgen effizient, effektiv, wirtschaftlich und sicher genutzt werden kann.

Aufgrund der hohen Energiemenge, die in EV-Schnellladesystemen verwendet wird, müssen sowohl die Nutzer als auch das EV und das Stromnetz durch EMV-konforme Ströme vollständig geschützt werden.
Aufgrund der hohen Energiemenge, die in EV-Schnellladesystemen verwendet wird, müssen sowohl die Nutzer als auch das EV und das Stromnetz durch EMV-konforme Ströme vollständig geschützt werden. (Bild: Schaffner)

EMV in der Elektronikentwicklung

Elektromagnetische Lösungen gewährleisten den effizienten und zuverlässigen Betrieb elektrischer und elektronischer Systeme, indem sie elektromagnetische Störungen (EMI) reduzieren und Rauschen herausfiltern. Dr. Guido Schlegelmilch von Schaffner, ein führendes Unternehmen im Bereich elektromagnetische Lösungen, hebt die drei wichtigsten Techniktrends hervor, die die Produktentwicklungen in diesem Bereich vorantreiben. Insbesondere geht er darauf ein, wie die zunehmende Elektrifizierung zu immer mehr Wechselrichtern führt. Dies bringt wiederum neue Möglichkeiten in der EMI-Innovation mit sich.

Zwei der größten erneuerbaren Energiequellen – Wind und Sonne – lassen sich nur schwer nutzen und verwalten. Dies gilt vor allem in Ländern, in denen es entweder wenig Wind oder unregelmäßigen, langanhaltenden Sonnenschein gibt. Was können wir also tun, um das Beste aus diesen wechselhaften erneuerbaren Energiequellen zu machen und zuverlässige sowie erschwingliche Energie bereitzustellen?

Zu wissen, wie man mit EMC umgeht, ist eine der größten Herausforderungen für diejenigen, die mit dem Management erneuerbarer Energien betraut sind. Um dieses wichtige Thema anzugehen, müssen elektromagnetische Lösungen zur Verfügung stehen, die den effizienten und zuverlässigen Betrieb elektronischer Systeme sicherstellen.

Dabei müssen EMV-Störungen reduziert und Rauschen herausgefiltert werden. Konformitätstests vorab und Experten-Know-how ermöglichen es Entwicklern, alle Anforderungen internationaler Compliance-Standards zu erfüllen.

Tests helfen dabei, das EMC-Problem zu diagnostizieren und ein Produkt auf elektromagnetische Verträglichkeit zu prüfen, das elektromagnetische Störungen in elektrischen und elektronischen Umgebungen beseitigt. Diese Produkte schützen Systeme vor Netzverzerrungen, verhindern Störungen und sorgen für eine zuverlässige Versorgung mit elektrischer Energie.

Eine der Herausforderungen bei der Installation von Solarmodulen ist der begrenzte Platz und die Handhabung des hohen Gleichstroms, der erzeugt wird. Platzmangel ist ein häufiges Problem beim Filtern von elektromagnetischen Störungen.

Die Suche nach kompakten Hochstrom-DC-Filtern für Solarwechselrichter kann die leitungsgebundenen Störungen auf der Seite der Solarzellen positiv beeinflussen. DC-Filter können so das Potenzial hochfrequenter (HF) Störstrahlung im Solarpanel erheblich reduzieren.

Gleichzeitig tragen sie dazu bei, eine vorzeitige Alterung des Moduls durch HF-Streu- und Leckströme zu verhindern.

Smart Grid – Alles Wichtige zum Stromnetz der Zukunft

Erneuerbare Energie Smart Grid Solarenergie Windenergie Smart Home
(Bild: petovarga @ AdobeStock)

Unsere Energieversorgung ist gerade noch stark geprägt von fossilen Brennstoffen. Gerade Deutschland ist dabei auf Drittländer angewiesen und je nach politischer Lage kann es dann auch zu negativen Konsequenzen und damit zu einer kritischen Energieversorgung führen. Allerdings steigt Deutschland nach und nach auf erneuerbare Energien um, doch diese sind von Wetter und Tageszeit abhängig, weshalb sie größtenteils unregelmäßig Energie produzieren. Unser aktuelles Stromnetz hat damit allerdings Probleme. Warum das so ist und alles Wichtige zum Thema Smart Grid haben wir hier zusammengefasst.

2. Trend: E-Mobilität als Wachstumsmotor der EMC

Das bereits erwähnte Wachstum des EV-Marktes wird sich laut Bloombergs „Annual Electrical Vehicle Outlook 2022“ kurz- und mittelfristig erheblich beschleunigen. In Großbritannien, Frankreich und Deutschland wird es bis 2025 um etwa 50 Prozent zunehmen. Eine unvermeidliche Folge der zunehmenden Anzahl von Elektrofahrzeugen auf den Straßen ist die steigende Zahl der benötigten Ladestationen.

 

Gleichzeitig müssen diese EVCS die Fahrzeuge innerhalb kürzester Zeit aufladen und genügend Strom liefern, damit diese zwischen den Ladevorgängen weiterfahren können. Gegenwärtig bietet ein EVCS eine ein- oder dreiphasige Versorgung mit einer Netzspannung von 220 V oder 480 V. Erst wenn eine leicht zugängliche und flächendeckende Ladeinfrastruktur entwickelt ist, wird der Markt für Elektrofahrzeuge wirklich durchstarten.

Schwerpunktthema: E-Mobility

ae_schwerpunkt_940x250.jpg
(Bild: Adobe Stock, Hüthig)

In diesem Themenschwerpunkt „E-Mobility“ dreht sich alles um die Technologien in Elektrofahrzeugen, Hybriden und Ladesäulen: Von Halbleitern über Leistungselektronik bis E-Achse, von Batterie über Sicherheit bis Materialien und Leichtbau sowie Test und Infrastruktur. Hier erfahren Sie mehr.

EMV/EMI-Produkte und -Lösungen für den E-Mobilitätssektor sind so konzipiert, dass sie die Leistungselektronik, Onboard-Ladegeräte, Batterien und Keyless-Authentifizierungssysteme schützen. Aufgrund der hohen Energiemenge, die in EV-Schnellladesystemen verwendet wird, müssen sowohl die Nutzer als auch das EV und das Stromnetz durch EMV-Filter vollständig abgesichert werden.

Zum Schutz der Nutzer, des EV und des Stromnetzes wurden Normen eingeführt, z. B. IEC/EN 61851-23 für EV-Ladesysteme und UL 2202 für die Ausrüstung von EV-Ladesystemen. Für Unternehmen, die EVCS entwickeln, verkürzt die Verfügbarkeit von Filtern, der EMV-konforme Ströme gewährleisten, die Entwicklungszeit erheblich.

Ein Filter, der in der Lage ist, den in das Fahrzeug eingespeisten Strom effektiv zu entstören, gewährleistet ein sicheres Laden mit branchenspezifischen Ladespannungen von bis zu 1000 VDC.

3. Trend: Wachstum in der Automatisierung

Der Industriesektor setzt seit Jahrzehnten auf Automatisierung. Das in jüngster Zeit gestiegene Bewusstsein einer wesentlich höheren Energie- und Kosteneffizienz hat diesen Trend nun auf eine neue Ebene gehoben. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, eine zuverlässige Energiequelle zur Verfügung zu stellen, um Unterbrechungen der Produktionsprozesse zu vermeiden. Dies gilt vor allem in aktuellen Industriesystemen, in denen computergestützte und digitale Steuerungs- und Überwachungssysteme anfälliger für EMC-Störungen sind als ihre früheren, weniger fortschrittlichen Vorgänger. Dies gilt zum Beispiel sowohl für die Sensorik als auch für funkbasierte Systeme oder RFID-Tags (Radio Frequency Identification).

Traditionell sind die EMV-Normen in der Industrie nicht so streng wie die für Consumer-Elektronik. Mit der rasanten Verbreitung der digitalen Kommunikation ist es heute jedoch notwendig, Störungen herauszufiltern. Es wird daher immer wichtiger, dass Filter, die im industriellen Umfeld zum Einsatz kommen, strengere EMV-Anforderungen an die Geräte der Audio-/Video-, Informations- und Kommunikationstechnik erfüllen. Filter für die industrielle Automatisierungstechnik müssen robust und leistungsfähig sein, bei hohen Spannungen funktionieren und ihre Funktionsfähigkeit bei hohen Temperaturen beibehalten.

Netzeingangsfilter für die drei Phasen und den Neutralleiter können die leitungsgebundene Störfestigkeit einer gesamten Anlage erhöhen. Der Platzbedarf für Filter in industriellen Umgebungen ist eine ebenso große Herausforderung wie für alle elektronischen Geräte. Mit verbesserter Technik ist es nun möglich, kompakte Lösungen zu finden, die eine ausgezeichnete Dämpfungsleistung im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz bieten.

Eine kompakte, hochleistungsfähige Lösung für elektromagnetische Störungen zu finden, kann eine Herausforderung sein. Denn ganz gleich, ob es sich um die zunehmende Einführung automatisierter Systeme, die verstärkte E-Mobilität durch Elektrofahrzeuge oder den Trend hin zu mehr erneuerbaren Energien handelt.

In aktuellen Industriesystemen sind computergestützte und digitale Steuerungs- und Überwachungssystme anfälliger für EMI als ihre Vorgänger.
In aktuellen Industriesystemen sind computergestützte und digitale Steuerungs- und Überwachungssystme anfälliger für EMI als ihre Vorgänger. (Bild: Schaffner)

Elektromagnetische Störungen werden immer vorhanden sein und müssen effektiv bekämpft werden, wenn maximale Effizienz und Sicherheit gewährleistet sein sollen. Anstatt jedoch lediglich zu versuchen, mit den Entwicklungen Schritt zu halten, ist es wichtig, sich die technischen Neuerungen rechtzeitig in diesem Bereich anzueignen. Besser noch, man ist ihnen voraus, wenn man in diesem Bereich erfolgreich sein will. (neu)

Autor

Autor Dr. Guido Schlegelmilch
(Bild: Schaffner)

Dr. Guido Schlegelmilch, Schaffner

Sie möchten gerne weiterlesen?

Registrieren Sie sich jetzt kostenlos:

Bleiben Sie stets zu allen wichtigen Themen und Trends informiert.
Das Passwort muss mindestens acht Zeichen lang sein.

Mit der Registrierung akzeptiere ich die Nutzungsbedingungen der Portale im Industrie-Medien-Netzwerks. Die Datenschutzerklärung habe ich zur Kenntnis genommen.

Sie sind bereits registriert?

Unternehmen

Schaffner EMV AG

Nordstrasse 11e, Industrie Nord
4542 Luterbach
Switzerland