Einführung

Einige Anmerkungen vorab

Neuerdings beschäftigen sich elektrotechnische Normen nicht mehr ausschließlich mit Fragen der Sicherheit und Funktionalität (EMV), sondern betrachten auch die Energie-Effizienz – und damit die Lebensdauerkosten – elektrischer Anlagen und Betriebsmittel. So kosten 50 m Kabel NYY 5*4 mm² etwa 95 €, Kupferbasis 4,10 €/kg. In Verlegeart B2 nach VDE 0298-4 kann dieses Kabel, wenn dreiadrig belastet, einen Betriebsstrom von 27 A tragen. Die Stromwärme-Verlustleistung beträgt hierbei 678 W. Bei einem Strompreis von 23 ct/kWh haben die Verlustkosten nach 611 h die Höhe des Kabelpreises erreicht. Das Kabel ist also schon nach einem Monat ein zweites Mal bezahlt worden und nach einem Jahr dreizehn Mal – ein Mal an den Kabelhersteller und zwölf Mal an den Stromversorger. Durch eine Installation in Verlegeart C lässt sich der Faktor noch auf siebzehn steigern.

Allerdings werden Kabel und Leitungen selten mit konstanter Last betrieben – und wenn, dann ist diese Last kaum jemals gleich der höchstzulässigen. Wie die Rechnung nahe legt, ist es aber selbst dann noch einer Erwägung wert, einen stärkeren Querschnitt zu wählen als nach bisheriger Normenlage erforderlich, wenn der wahre Betriebspunkt / Betriebsbereich sehr weit vom durchgehenden Volllast-Betrieb entfernt ist. Doch wo liegt dieser Punkt, und wie findet man die hierfür optimale Bemessung des Querschnitts zur Minimierung der Lebensdauerkosten?

Während der TBINK-EEE der DKE, der Technische Beirat internationale und nationale Kooperation für elektrische Energie-Effizienz, noch an einem Normungsplan (zu Deutsch »Roadmap«) arbeitet, sind die Gremien schon bei der Sache. Dies gilt etwa für das die neuen Teile 801 und 802 der VDE 0100 betreuende Komitee 544 »Elektrische Einrichtungen für energieeffiziente Gebäudeinstallationen«, den Arbeitskreis 544.0.1 »Grundlagen zu energieeffizienten Geräten, Installationen und Systemen« und den Arbeitskreis 221.5.1 »Energieeffizienz und smarte Installationen«. Was gibt es dort zu tun?

In der Fachpresse war in letzter Zeit verschiedentlich von Lastprofilen die Rede – und genau die sind es: Hiervon hängt es in ganz entscheidender Weise ab, ob und wie weit sich eine »Überdimensionierung« der Leiterquerschnitte lohnt. Hierauf verweist auch die VDE 0100-801, die sich speziell dem Thema »Energieeffizienz« widmet. Dort heißt es u. a. unter Punkt 6.2 »Bestimmung des Lastprofils«: »Die Anforderungen der größten Lasten in der Anlage müssen bestimmt werden. Die Lasten … sollen zusammen mit ihrer Betriebsdauer und / oder dem geschätzten jährlichen Verbrauch ermittelt und aufgelistet werden«, sowie speziell zu Kabel- und Leitungsquerschnitten: »Die Vergrößerung der Querschnitte von Kabeln und Leitungen führt zur Reduzierung der Leistungsverluste. Diese Entscheidung muss unter Berücksichtigung der Ersparnisse innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens, im Zusammenhang mit zusätzlichen Kosten durch die Überdimensionierung, erfolgen. [...]

ANMERKUNG Bei manchen Anwendungen (insbesondere im industriellen Bereich) können die wirtschaftlichsten Querschnitte um einiges größer sein als die aus thermischen Gründen erforderlichen

Sodann wird auf die IEC 60287-3-2 »Wirtschaftliche Optimierung der Leiterquerschnitte« verwiesen. Diese jedoch, ebenso wie alle anderen zur Zeit existierenden Ansätze zur Normung der Auslegung von Kabel- und Leitungsanlagen auf minimale Lebensdauerkosten, setzen leider die Lastprofile einfach als bekannt voraus. Dies ist aber kaum jemals der Fall. Was ist nun mit den anders gelagerten Fällen? Dazu eine Überlegung vorab: