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welsWels Stadt | Wirtschaft | 19.01.2018

Im WELIOS forschen FH-Elektrotechniker an Schaltgerät

Zukunftsprojekt „Smart Breaker“

2011 wurde Österreichs erstes Science Center namens WELIOS eröffnet. Nach einer für Wels typischen „Durststrecke“ ist das Haus nun nicht nur ein anerkanntes Mitmach-Museum zum Thema Energie, sondern lockt auch mit interessanten Sonderausstellungen.
Das Haus ist aber längst mehr, seit die Fachhochschule dieses einzigartige Gebäude für Forschung und Entwicklung nutzt. Hier passiert auch bedeutende Zukunftsforschung. Noch bis Ende Februar zu sehen ist die Entwicklung eines intelligenten Schaltgerätes für effizientes Energiemanagement, außerdem wird hier gerade am Aufbau eines Hochspannungs- und Hochstromlabors gearbeitet.

Fachhochschule mit enormer Entwicklung
Seit 15 Jahren ist FH-Studiengangsleiter FH-Prof. Dr. Peter Zeller (Bild) am FH-Campus in Wels einer der Initiatoren von erfolgreichen Studiengängen, die nun auch weltweit nach geeigneten Studenten Ausschau halten. Dank der heutigen Möglichkeiten werden hier international hochqualifizierte Fachingenieure ausgebildet, die durch direkte Kontakte mit heimischen Firmen auch als zukünftige Mitarbeiter in ihren Heimatländern tätig werden können.
Eine der vielen Besonderheiten am FH-Campus in Wels ist die Forschung an einem intelligenten Schaltgerät namens „Smart Breaker“, das für effizientes Energiemanagement in Industrie und Gewerbe sorgen wird. An der Entwicklung sind Forscher des Welser FH-Studienganges „Electrical Engineering“ in Kooperation mit dem AIT, Eaton Industries, Linz Strom Netz, Infineon Technologies, Zelisko, Sprecher Automation, TU Wien und Moosmoar Energies beteiligt.
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.
Mit dem „Smart Breaker“ kann die Energie aus erneuerbaren Quellen besser genutzt und zugleich das Stromnetz entlastet werden. Ein Demonstrator des intelligenten Schalters und eines intelligenten Stromnetzes ist im WELIOS noch bis Ende Februar zu sehen.
„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
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 wie viel 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-Forscher entwickeln ein Gesamtsystem
Zwei wissenschaftliche Mitarbeiter bauen unter Anleitung von 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“.
Lösung auch für Einfamilienhäuser
Dr. Peter Zeller: „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“.
Im Bild das Projekt-Kernteam mit dem neuen Demonstrator (von links): FH-Prof. Peter Zeller, Stefan Mark (AIT), Herbert Pairitsch (Infineon), Michael Bartonek (Eaton) und Markus Urban (Zelisko)
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