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ElektrotechnikerInnen der FH OÖ Wels forschen an „Smart Breaker“ mit

ForscherInnen des Welser FH-Studienganges Electrical Engineering entwickeln in Kooperation mit dem AIT, Eaton Industries, Linz Strom Netz, Infineon Technologies, Zelisko, Sprecher Automation, TU Wien und Moosmoar Energies ein intelligentes Schaltgerät „Smart Breaker“ für effizientes Energiemanagement in Industrie und Gewerbe. Damit kann die Energie aus erneuerbaren Quellen besser genutzt werden und das Stromnetz wird dadurch entlastet. Ein Demonstrator des intelligenten Schalters und eines intelligenten Stromnetzes ist im WELIOS noch bis Ende Februar zu sehen.


Die stetige Zunahme erneuerbarer Energie erfordert intelligente und flexible Komponenten, um die zukünftigen Anforderung an unsere Stromnetze zu meistern. Das gilt nicht nur für die großen Übertragungsnetze, sondern auch für Niederspannungsnetze bis hin zu Stromkreisen in Industrie und Gewerbe.

„Der im Rahmen des FFG-Forschungsprojektes „iniGrid“ des Klima- und Energiefonds entwickelte „Smart Breaker“ bietet nicht nur Schalt- und Schutzfunktionen, sondern ermöglicht auch ein Monitoring und eine Fernbedienung. Er eröffnet damit völlig neue Möglichkeiten für das betriebliche Energiemanagement“, sagt Studiengangsleiter FH-Prof. Dr. Peter Zeller.

All-in-one Lösung für mehr Energieeffizienz im Betrieb
Der intelligente Schalter bietet vor allem für Industrie und Gewerbe große Vorteile. Projektleiter Dr. Mark Stefan vom AIT erklärt eine typische Anwendung am Beispiel eines Produktionsbetriebs, der über verschiedene Stromkreise für Maschinen, Beleuchtung, Lüftung und andere Systeme verfügt. „Wenn man die Sicherungsautomaten dieser Stromkreise durch ‚Smart Breaker‘ ersetzt, ist der Schutz weiterhin gewährleistet, der Kunde gewinnt durch die zusätzliche Messfunktion aber gleichzeitig auch absolute Transparenz über die Energieflüsse in seinem Betrieb.“

Es ist dann etwa klar ersichtlich, welche Maschinen wieviel Strom verbrauchen oder welche Stromkreise auch nachts laufen, obwohl sie nicht gebraucht werden. Ein ebenfalls im Rahmen des Projekts entwickeltes Energiemanagementsystem sammelt den Datenfluss der Schalter, wertet ihn aus und visualisiert die Informationen auf einem Bildschirm. Der Betriebsleiter hat so die Energieflüsse jederzeit im Blick und kann bei Bedarf zentral steuernd eingreifen und so die Energiekosten optimieren.

Kostengünstig und kompakt
Wollte man diese Funktionalität mit herkömmlicher Technik realisieren, wären mehrere Geräte notwendig, also neben dem Sicherungsautomaten auch ein Messgerät, ein Fernauslöser und eine Kommunikationseinheit. Für die breite industrielle Anwendung wäre diese konventionelle Lösung daher zu teuer. Die Ausführung auf Halbleiterbasis erlaubt die Kombination all dieser Funktionen in einem kostengünstigen und kompakten Gerät, wie Stefan erläutert. „Der große Vorteil besteht darin, dass durch Einsatz der Halbleitertechnik enorme Kostensenkungen bei großen Stückzahlen möglich sind und der ‚Smart Breaker‘ damit auch für den großflächigen Einsatz in Industriebetrieben interessant wird. Darüber hinaus eröffnen sich damit völlig neue Möglichkeiten der weiteren Miniaturisierung.“

FH-ForscherInnen entwickeln Gesamtsystem
Zwei wissenschaftliche Mitarbeiter bauen unter Anleitung von FH-Prof. Dr. Peter Zeller die von den Projektpartnern entwickelten Einzelkomponenten zusammen und programmieren das Gesamtsystem. „Von Linz Strom erhalten wir die notwendigen Informationen über den Netzbetrieb. Das AIT kümmert sich um die Datensicherheit und Tests der Smart-Grid-Einzelkomponenten. Infineon und Zelisko liefern die dazu notwendige Leistungselektronik und Spannungssensoren. Das eigentliche ‚Smart Breaker‘ Konzept mit seinen innovativen Komponenten wurde von Eaton Industries entworfen und bereitgestellt. Die TU Wien entwickelt die Softwarelösung und wir versuchen an der FH OÖ Wels daraus ein funktionierendes Gesamtsystem zu entwickeln“, erklärt Peter Zeller.

Lösung auch für Einfamilienhäuser
„Neben dem Bau dieses Demonstrators erarbeiten wir auch ein Automatisierungssystem für Einfamilienhäuser. Dieses soll Hausbesitzern ermöglichen, ihren Photovoltaik-Strom bestmöglich selbst zu verbrauchen. Heizung, Waschmaschine und weitere Stromverbraucher werden je nach gelieferter PV-Strommenge automatisch hinzu- oder weggeschaltet. Darüber hinaus können Hausbesitzer damit auch genau ihren Stromverbrauch analysieren“, so Zeller weiter.

Das Projektkernteam mit dem neuen Demonstrator: v.li.n.re.: FH-Prof. Peter Zeller, Stefan Mark (AIT), Herbert Pairitsch (Infineon), Michael Bartonek (Eaton), Markus Urban (Zelisko)