Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Energieeffizienz von Kabel- und Leitungsanlagen – Teil 3: Helfer
Bislang lasen sich Anweisungen, Normen, TAB sowie andere Bestimmungen und Anleitungen so, als stünde dort als Auswahl-Kriterium: „Wie heiß muss meine Leitung mindestens werden?“ Fortan jedoch sollte eine Leitung nicht mehr als „am besten ausgenutzt“ gelten, wenn sie ihre höchstzulässige Temperatur auch wirklich erreicht.
Da ein bestimmter Drehstrom-Asynchronmotor im Nenn-Betriebspunkt stets einen bestimmten Blindleistungsbedarf Q aufweist, liegt die Auslegung einer entsprechenden Kompensationsanlage von Anfang an fest; nicht aber die Kabellänge l. So wurde hier entschieden, jeweils genau die Kabellänge zu wählen, die den Spannungsfall ΔU des unkompensierten Motors auf genau 24 V (6 % der Nennspannung UN = 400 V) hielt. Hiermit ergaben sich die jeweils angegebenen Leitungsverluste PV (Bild 9). Sofern kein Motor-Nennstrom IN gefunden werden konnte, wurde dieser aus der Bemessungsleistung PN, dem Leistungsfaktor cosφ und dem Wirkungsgrad η errechnet. Diese Daten werden in den Herstellerkatalogen stets angegeben.
Somit teilt sich Tabelle 13 in einen „Motoren-Abschnitt“ und einen „Kabel-Abschnitt“, die sich jeweils wieder in einen Abschnitt mit vorgefundenen Angaben und einen Abschnitt mit hieraus errechneten Werten gliedern. Die Kompensationsanlage wurde auf einen Leistungsfaktor λ = 1 ausgelegt (am Ende der Leitung), die Netzspannung wurde idealisiert als frei von Oberschwingungen angenommen.
Ergebnisse
Die Ergebnisse finden sich am Fuß der Tabelle 13, von einem Strompreis von 0,11 €/kWh und 10 000 Volllast-Betriebsstunden ausgehend. Zu beachten ist, dass der Aufpreis für den aufgewerteten Querschnitt bereits von der Ersparnis abgezogen wurde, nicht jedoch die Errichtungskosten für die Kompensationsanlage, da diese Anlagen nicht zu Standardpreisen ab Lager lieferbar sind. Somit liest sich die Tabelle (z. B. für den keinen Motor) wie folgt:
Benötigt wird eine Kompensationsanlage mit Q = 4,7 kvar, um die Verlustkosten je 10 000 h Volllast-Betrieb um 683 € zu reduzieren. Von hier aus lässt sich auf einfache Weise eine Amortisationszeit bestimmen, wenn z. B. ein Angebot vorliegt. Den Kabelquerschnitt um eine Größe heraufzusetzen spart fast doppelt so viel (1 099 € je 10 000 h) wie die Kompensation der Blindleistung.
Am besten ist es, beides zu kombinieren – obwohl die gesamte Ersparnis dann etwas geringer ausfällt als die Summe der beiden Sparmaßnahmen jeweils für sich allein gerechnet. So mag man an dem kleinen Motor vielleicht eine Ersparnis von 1 782 €/10 000 h erwarten, doch tatsächlich sind es „nur“ 1 482 €/10 000 h.
Es entspricht einer allgemeinen Beobachtung, dass der erste Verbesserungsschritt stets die größte Wirkung bei den geringsten Kosten bewirkt. Jeder nachfolgende Schritt wird gewöhnlich mehr kosten und weniger Wirkung erbringen als der voran gegangene. Im vorliegenden Fall wird dies durchaus anschaulich, da durch die voran gegangene Errichtung der Kompensationsanlage der Strom bereits reduziert worden war und die Differenz der Verluste mit dem minimalen und dem um eine Nummer aufgewerteten Querschnitt entsprechend geringer ausfällt.
Oder, anders herum betrachtet:
Befindet sich bereits ein überdimensionierter Querschnitt im Einsatz, sind die Verluste bereits geringer und werden durch den Einsatz der Kompensation natürlich nicht mehr so stark reduziert als sei die Kompensation die erste ergriffene Maßnahme.
Bei dem mittleren und dem großen Motor spart die Aufrüstung noch immer mehr als die Kompensation, jedoch ist dieser Unterschied nicht mehr so viel größer, wie dies an dem kleinen Motor noch der Fall war. An diesem zeigt sich eine gewaltige Ersparnis durch die Querschnittsvergrößerung, und der Aufpreis ist mit 29 € minimal gegenüber der Ersparnis von 1 099 € innerhalb von 10 000 h – Aufpreis bereits abgezogen – womit sich eine Amortisationszeit von nur 261 h ergibt.
Bei dem mittleren und dem großen Motor sind die Unterschiede mit Amortisationszeiten von 2 945 h bzw. 2 752 h geringer – was jedoch mit deutlich unter einem halben Jahr Dauerbetrieb immer noch bemerkenswert kurz ist. Im Gegensatz hierzu müsste eine Kompensationsanlage
- von 4,7 kvar für 18 € zu haben sein;
- von 40,6 kvar für 1 228 € zu haben sein;
- von 253 kvar für 2 820 € zu haben sein,
um die gleichen Amortisationszeiten zu erzielen wie die Aufrüstung der Querschnitte. Während der erste Fall absurd erscheint, scheinen die anderen beiden zwar irgendwo in der Nähe der Realität zu liegen – allerdings wahrlich knapp.
