Rund 40 Prozent des weltweiten Gesamtenergieverbrauchs werden von Gebäuden verursacht. Allein in Deutschland entfallen rund zehn Prozent des Nettostromverbrauchs auf öffentliche Einrichtungen. Angesichts einer Nutzungsdauer der Gebäude von häufig mehr als 50 Jahren ist es daher sinnvoll, nach Möglichkeiten zu suchen, um den Stromverbrauch zu senken. Gleichzeitig verschärft die Energiewende die Frage nach der Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit. Steigende Stromkosten und der Druck zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen zwingen ebenfalls zum Umdenken. Eine ganzheitliche Digitalisierungsstrategie für die gesamte Niederspannungsinfrastruktur sorgt für mehr Energieeffizienz, erhöht die Sicherheit und senkt die Kosten.
Effizienz beginnt mit der Planung
Die gesetzlichen Vorgaben sind ehrgeizig. Bis 2027 müssen z.B. alle neuen öffentlichen Gebäude CO2-neutral sein. Für Elektroplaner ist in diesem Zusammenhang die Norm IEC60364-8-1 (DIN VDE 0100-801) im Rahmen der EU-Gebäuderichtlinie von Bedeutung. Darin geht es um eine möglichst effiziente Energieverteilung mit bestmöglichem Nutzen bei gleichzeitig minimalen Verlusten. Dafür werden Elektroinstallationen in Gebäuden in sechs Effizienzklassen (EE0 bis EE5) eingestuft. In die Bewertung fließen 26 verschiedene Parameter ein. Mit dem Efficiency Guide von Siemens, verfügbar in der Simaris Suite, lässt sich die Berechnung einfach umsetzen. Das Tool übernimmt nahtlos die Daten aus der Planungssoftware Simaris Design, führt Schritt für Schritt durch den Bewertungsprozess, zeigt Verbesserungspotenziale auf und liefert eine Dokumentation.
Optimale Auslegung vom Start weg
Welche Möglichkeiten hat nun der Anwender? In der Praxis haben sich z.B. Energiemanagementkonzepte bewährt, die Leerläufe vermeiden, gezielten Lastabwurf ermöglichen und lokal erzeugte, regenerative Energiequellen einbeziehen. Idealerweise werden solche Konzepte bereits in der Anlagenplanung berücksichtigt. Zudem sollten energieeffiziente Verbraucher gewählt und die Geräte optimal ausgelegt werden. Generell gilt, die Energieübertragung sollte so weit wie möglich auf der Mittelspannungsebene erfolgen. Es gibt jedoch noch weitere Maßnahmen, die zum Erfolg führen.
Kabel, Leitungen, Transformatoren und Schutzeinrichtungen
Kabel und Leitungswege bergen grundsätzlich ein Verlustpotenzial. In einer optimalen Netzarchitektur werden daher die Übertragungswege möglichst kurzgehalten. Eine verbrauchernahe Anordnung des Transformators sowie der Haupt- und Unterverteilungen führt zu kürzeren Kabellängen. Die Betrachtung der Trassenlängen innerhalb der Energieverteilung kann im Übrigen auch nach dem Punktesystem der IEC60364-8-1 bewertet werden. Dabei gilt: Je kürzer die Kabellängen, desto höher die Energieeffizienz. Außerdem lassen sich mit einer tendenziell größeren Dimensionierung von Kabeln, Leitungen, Transformatoren und Schutzgeräten die Energieverluste deutlich minimieren. Insbesondere bei längeren Übertragungsstrecken lohnt es sich z.B. den Querschnitt der eingesetzten Kabel und Leitungen größer zu wählen und damit zunächst den Leitungswiderstand sowie in der Folge die Übertragungsverluste zu reduzieren.