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Energieeffizienz in Schaltschränken spart Kosten

Eine gut organisierte Verdrahtung ist entscheidend für die Funktionalität und Wartungsfreundlichkeit in einem Schaltschrank. © Pixabay/Bru-nO

Prozesse effizienter zu gestalten hat auch positive Auswirkungen auf die Energiebilanz. Auch hier trägt IoT wieder durch die gesammelten Daten zur Effizienzsteigerung bei. Schwachstellen wie etwa ein zu hoher Stromverbrauch lassen sich durch digitale Daten schneller aufdecken und im Anschluss optimieren. Effizienz ist bei einem Schaltschrank auch im Hinblick auf die Klimatisierung wichtig. Denn die immer kleiner werdenden elektronischen Bauelemente und die dadurch steigende Packungsdichte in Schaltschränken haben die Empfindlichkeit der Systeme gegenüber äußeren Einflüssen wie Staub, Feuchtigkeit und Temperatur erhöht. Insbesondere für die Mikroelektronik ist zu viel Hitze schädlich.

Auch die richtige Isolierung lässt sich durch Echtzeitdaten permanent überwachen und bei Bedarf korrigieren. Das ist deshalb von großer Bedeutung, weil eine gute Isolierung dabei unterstützt, die Temperatur im Inneren zu regulieren. Die richtige Isolierung trägt auf diese Weise dazu bei, dass die Funktionalität des Schaltschranks nicht beeinträchtigt wird. Beispielsweise können ohne eine effektive Isolierung Kurzschlüsse entstehen, Bauteile beschädigt oder sogar Brände verursacht werden. Um die Effektivität der Isolierung bewerten zu können, gibt es verschiedene Sensoren, die integriert werden und die Parameter wie Temperatur oder Feuchtigkeit messen und somit überwachen können.

Ein wichtiger Tipp ist, dass die Installation des Schaltschranks an einem Standort erfolgen sollte, wo die Umgebungstemperatur niedrig und stabil ist. Der Einsatz energieeffizienter Komponenten wie etwa Relais, Schütze und anderer Steuerungskomponenten kann auch den Gesamtenergieverbrauch senken. Mit der Umsetzung dieser Maßnahmen lässt sich die Energieeffizienz in Schaltschrankanwendungen erheblich verbessern.

Modularität und Erweiterbarkeit

Damit ein Schaltschrank mit dem Fortschritt der Technologien mithalten kann, muss er flexibel und modular aufgebaut sein. Das stellt auch eine einfache Skalierbarkeit sicher: Durch ein flexibles Design oder auch steckbare Plug-and-Play-Lösungen lassen sich neue Module leicht hinzufügen oder bestehende Module austauschen, ohne dass der komplette Schaltschrank neu konzipiert werden muss. Das ist besonders relevant für Branchen, in denen Anlagen oft angepasst oder umgestaltet werden.

Die Verwendung vormontierter Module ist außerdem von Vorteil, da diese oft aus vorgefertigten Komponenten bestehen, die die Installation beschleunigen. Für Firmen, die noch am Anfang ihres digitalen Schaltschranks stehen und noch zurückhaltend sind, empfiehlt es sich, in Schaltschränke zu investieren, die sich durch zusätzliche Komponenten erweitern lassen. Dadurch lassen sich weitere intelligente Komponenten wie Smart Breaker oder weitere Kommunikationsschnittstellen problemlos einsetzen. Zukünftige Schaltschränke sind dann in der Lage, intelligente Leistungsschalter zu nutzen, die beispielsweise Stromverbrauch und Spannung messen wie auch überwachen. Für modular aufgebaute Schaltschränke spricht also vor allem, dass sie sich leichter an neue Anforderungen anpassen lassen. Der Vorteil dabei ist, dass nicht immer der ganze Schaltschrank ersetzt werden muss.

Sicherheit und Wartung

Bei der Planung von Schaltschränken ist die Einhaltung von Vorschriften und Normen ein wichtiger Aspekt. Zu einer der bekanntesten Normen gehört die DIN EN 61439. Diese regelt den Aufbau, die Sicherheit und die Prüfungen von Schaltschränken. Ein bedeutender Faktor ist die Berücksichtigung der Wärmeentwicklung, da die eingeschlossene Wärme die Funktion der elektrischen Komponenten beeinträchtigen kann. Neben der DIN EN 61439 sind auch andere Normen von Belang im Schaltschrankbau, darunter die EMV-Bestimmungen, die zentrale Regeln etwa zur elektromagnetischen Verträglichkeit festlegen. Es ist zudem nötig, regelmäßig zu kontrollieren, ob diese Normen und auch sonstige Funktionalitäten des Schaltschrankes intakt sind, um eine konstante Sicherheit gewährleisten zu können. Die Durchführung regelmäßiger Wartungsarbeiten ist also auch ein wesentlicher Bestandteil für Unternehmen und sogar Pflicht in Deutschland, damit beispielsweise Elektrizitätsfehler wie Kurzschlüsse oder Überspannung vermieden werden und Folgeschäden ausgeschlossen werden können.

Auch die Überprüfung und eventuelle Anpassung sowie Erweiterung an neue Technologien ist erforderlich, um den Schaltschrank bestmöglich auf dem neuesten Stand zu halten. Dabei können bei der Wartung selbst auch wieder automatisierte Prozesse wie etwa KI zum Einsatz kommen, die Wartungsbedarfe vorhersagt und sogar proaktive Maßnahmen ergreift. Konkret überwacht KI dabei den Zustand der Komponenten über die Sensordaten und analysiert diese. Sollte dabei festgestellt werden, dass es eine Abweichung der Temperatur oder Stromschwankungen gibt, kann sofort auf die Fehlfunktion und mögliche Isolationsprobleme reagiert werden.

KI wird auch eingesetzt, um mögliche Ausfälle vorhersehbarer zu machen: Bei der Predictive Maintenance greift KI auf historische Echtzeit-Daten zu und sagt voraus, wann es im System oder bei den einzelnen Komponenten wie etwa der Lebensdauer von Relais zu einem Ausfall kommen kann. Mithilfe von Planungssoftware, hinter der eine KI steckt, werden Algorithmen für maschinelles Lernen und Datenanalyse verbunden. Dadurch lassen sich automatisierte Wartungsberichte erstellen, die Handlungsempfehlungen enthalten und somit eine klare Entscheidungshilfe für Konstrukteure darstellen.

Schaltschrank goes smart

Für eine effiziente Produktion ist es notwendig, dass Firmen in die Digitalisierung von Schaltschränken investieren. Eine durchgängige Digitalisierung aller Arbeitsschritte entlang der gesamten Wertschöpfungskette führt dabei zu einem ganzheitlichen und smarten Lösungsansatz. Dieser trägt dazu bei, dass jeder Prozess besser verstanden wird, auch dank der Integration von IoT-Technologien, mit denen ein optimierter Datenaustausch in Echtzeit zu mehr Effizienz führt. Die Modularität und Erweiterbarkeit von Schaltschränken machen sie zu einem entscheidenden Element in der modernen Industrieautomatisierung. Sie ermöglichen es Unternehmen, flexibler und schneller auf Veränderungen im Markt oder in der Technologie zu reagieren. Außerdem werden zukünftige Schaltschränke noch mehr auf Energieeffizienz ausgelegt. Unternehmen, die die Relevanz smarter Schaltschränke frühzeitig erkennen und umsetzen, werden im Wettbewerb Vorteile erzielen können.

Tobias Thelemann, Produktmanager Mechanische Bauelemente und Elektroinstallation, Reichelt Elektronik