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Komponenten Elektrotechnik zum Staunen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Außergewöhnliche Orte, immense Dimensionen oder besonders smarte Anwendungen - wir zeigen Komponenten aus der Elektrotechnik in spektakulärem Einsatz.

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Steckverbinder von Stäubli kommen in der schwimmende Solaranlage auf dem Schweizer Bergsee „Lac de Toules“ zum Einsatz.
Steckverbinder von Stäubli kommen in der schwimmende Solaranlage auf dem Schweizer Bergsee „Lac de Toules“ zum Einsatz.
(Bild: Romande Energie)

Steckverbinder für Floating-Photovoltaik-Anlagen auf 1810 m ü. M.

Ein aktuelles Projekt, das nicht nur mit atemberaubender Bergkulisse punktet, sondern in der Anwendung auch neu und innovativ ist, ist die Floating-Photovoltaik-Anlage (FPV) auf dem Schweizer Bergsee „Lac de Toules“, bei der Photovoltaik-Steckverbinder von Stäubli zum Einsatz kommen. Erst seit ein paar Jahren bieten solche Anlagen auf ungenutzten Wasserflächen oder künstlichen Gewässern eine interessante Option zur hocheffizienten Solarstromproduktion.

Seit den ersten kommerziellen Systemen in Kalifornien 2008 sind nun einige weitere Test- wie auch kommerzielle Anlagen in Asien (vor allem China, Singapur) und Europa (Frankreich, Niederlande, Deutschland) installiert worden. Die Effizienz schwimmender PV-Kraftwerke ist durch die Wasserkühlung gepaart mit der Reflexion der Sonneneinstrahlung auf der Wasseroberfläche höher als bei herkömmlichen Systemen. In Kombination mit Wasserkraft- bzw. Pumpspeicher-Kraftwerken ergibt sich mehr Betriebsflexibilität: Einerseits lassen sich Wassermangel, andererseits eventuelle Schwankungen in der PV-Stromerzeugung kompensieren.

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Ist das Schweizer Pilotprojekt auf über 1810 m ü. M. erfolgreich, soll zukünftig Strom für über 6000 Haushalte erzeugt werden. Aktuell umfasst die Anlage 36 doppelseitige Photovoltaik-Module auf einer Fläche von 2240 m² mit einem erwarteten Ertrag von 800.000 kWh pro Jahr (Jahresverbrauch von ca. 220 Haushalten). Interessant an dem Projekt ist der bisher einmalige Standort im Gebirge: Durch die dünnere Luftschicht und die höhere UV-Strahlung soll auf dieser Höhe bis zu 50 % mehr Sonnenenergie generiert werden können. Im Winter wird das Licht zudem durch den Schnee reflektiert. Die Stäubli-PV-Steckverbinder sind robust und sorgen für eine sichere und verlustfreie Stromübertragung unter den herausfordernden Bedingungen auf dem „Lac de Toules“. Sie trotzen dort Temperaturen bis zu –30 °C und Windgeschwindigkeiten von bis zu 120 km/h.

Kunststoff-Energiekette bewegt Schlauch mit mehr als 100 kg/m Gewicht

In der Schlickaufbereitungsanlage im Hafen von Antwerpen kommt die größte Polymer-Energiekette der Welt, die E4.350 von Igus, zum Einsatz.
In der Schlickaufbereitungsanlage im Hafen von Antwerpen kommt die größte Polymer-Energiekette der Welt, die E4.350 von Igus, zum Einsatz.
(Bilder: Igus)

Wer mit dem Auto nach Antwerpen fährt, sieht sie schon von der Straße aus: Die größte Polymer-Energiekette der Welt, die E4.350 von Igus. In einer Anlage in der Nähe des Hafens läuft die Kette auf einer bogenförmigen Brücke und transportiert einen Schlauch, der Schlick aus dem Hafenwasser absaugt und aufbereitet. Prämiert wurde das sogenannte „Amoras“-Projekt (Antwerpse Mechanische Ontwatering, Recyclage en applicatie van slib) mit dem silbernen Vector 2012, bei dem alle zwei Jahre mutige Anwendungen von Energiekettensystemen ausgezeichnet werden.

Buchtipp

Das Praxishandbuch Steckverbinder ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern. Entwickler und Anwender erhalten Antworten auf Fragen zur Ausführung, Materialien, physikalische Grundlagen, Kontaktoberflächen, Abschirmmaßnahmen, Gehäusemechanik und Verriegelungssysteme.

Im Hafen von Antwerpen werden im Jahr rund 200 Mio. t Fracht umgeschlagen. Damit zählt er zu den größten Häfen der Welt. Um die Schifffahrtswege stets frei zu halten, müssen die Fahrrinnen regelmäßig gepflegt und vertieft werden. Da die zur Verfügung stehenden Flächen für die Lagerung der ausgebaggerten Sedimente im Laufe der Zeit immer weiter schrumpften, beschlossen Hafenbehörde und flämische Regierung eine mechanische Schlickentwässerungsanlage zu bauen. Mit der Anlage werden grob sortierte Sedimente durch eine Druckrohrleitung zur Anlage in 4 km Entfernung gepumpt, mechanisch entwässert, umweltgerecht aufbereitet und anschließend gelagert. Es handelt sich um rund 500.000 t pro Jahr.

An der um 360° drehbaren Brücke sind zwei bewegliche, selbstständig arbeitende Hochleistungspumpen befestigt, die über rund 140 m mit einer maximalen Geschwindigkeit von 15 m/min mit einer Energiekette verfahren werden.
An der um 360° drehbaren Brücke sind zwei bewegliche, selbstständig arbeitende Hochleistungspumpen befestigt, die über rund 140 m mit einer maximalen Geschwindigkeit von 15 m/min mit einer Energiekette verfahren werden.
(Bild: Igus)

Planung und Bau der Schlickaufbereitungsanlage dauerten rund 30 Monate, Ende 2010 wurde das Projekt fertiggestellt. Danach hat die tatsächliche Nutzung für einen Zeitraum von mindestens 15 Jahren begonnen. Die Entwässerungsanlage ist rund 365 Tage im Jahr nahezu ununterbrochen im Einsatz.

Zentraler Bestandteil der Schlickaufbereitungsanlage ist im Außenbereich eine imposante bogenförmige Brücke mit einer Spannweite von rund 180 m. An der um 360° drehbaren Brücke sind zwei bewegliche, selbstständig arbeitende Hochleistungspumpen befestigt, die über rund 140 m mit einer maximalen Geschwindigkeit von 15 m/min mit einer Energiekette verfahren werden. Die Baggerpumpen saugen jeweils pro Stunde rund 600 m³ Sedimente und Schlick aus dem darunter liegenden Absetzbecken und befördern sie über Schläuche mit einem Durchmesser von 300 mm zur weiteren Aufbereitung. Die Becken sind in vier Bereiche aufgeteilt. Jedes fasst rund 120.000 m³.

Zum sicheren Führen der Schläuche, die mit Schlick und Sedimenten befüllt rund 100 kg/m wiegen, kommt eine extrem robuste Polymer-Energiekette der Igus GmbH zum Einsatz. Es handelt sich um das beidseitig zu öffnende wartungsfreie Modell E4.350 aus der Serie E4.1. Sie ist unter anderem in Kompostier- und Kläranlagen, Werkzeug- und Baumaschinen, in der Krantechnik sowie in der Holzverarbeitung im Einsatz und zählt zu den bisher größten Kunststoff-Energieketten der Welt mit einer Innenhöhe von 350 mm und Innenbreiten von bis zu 1000 mm.

Wippenschutzschalter auf AC/DC-Welttour

Die Bühnenscheinwerfer bei der „Black Ice World Tour“ von AC/DC werden mit Schutzschaltern von E-T-A abgesichert.
Die Bühnenscheinwerfer bei der „Black Ice World Tour“ von AC/DC werden mit Schutzschaltern von E-T-A abgesichert.
(Bild: Clay Paky)

Der Wippenschutzschalter Typ 3120 der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH wurde im Jahr 2009 zur Absicherung der Bühnenscheinwerfer bei der „Black Ice World Tour“ von AC/DC verwendet. Für ihre gigantische Show hatten die Australier über 80 Scheinwerfer von der italienischen Firma Clay Paky mit im Gepäck.

Geschützt werden die leistungsstarken und energieeffizienten Bühnenscheinwerfer dank E-T-A-Schutzschalter. Er schützt die Projektoren nicht nur zuverlässig bei auftretenden Überströmen, sondern dient gleichzeitig als zentraler Ein- und Ausschalter. Trotz kompakter Bauweise ersetzt der Wippenschutzschalter Typ 3120 einen Schalter, Sicherungshalter und Schmelzsicherungseinsätze in Einem. Der Vorteil: Weniger Einzelbauteile bedeuten auch weniger Fehlerquellen. Der Schutzschalter erhöht somit die Gesamtzuverlässigkeit der Produkte, die er absichert – in diesem Fall der Bühnenscheinwerfer der AC/DC-Show.

Gleichstrom-Kabel für griechisches Wellenkraftwerk

Das Wellenkraftwerk in Heraklion ist grundlastfähig, d.h. es liefert auch dann Energie, wenn andere alternative Erzeuger wetterbedingt Pause machen.
Das Wellenkraftwerk in Heraklion ist grundlastfähig, d.h. es liefert auch dann Energie, wenn andere alternative Erzeuger wetterbedingt Pause machen.
(Bild: Lapp)

Im Hafen der griechischen Stadt Heraklion sind aktuell vier Wellenkraftwerk-Module der Münchener Firma Sinn Power im Einsatz. Die Verbindungslösungen dafür kommen von Lapp. In der Spitze liefert jedes Modul 24 kW, im Mittel 2,5 kW, allerdings mit einem kleinen Schwimmteller. Mit größerem Schwimmteller (Ø 3 m), wie er für die nächste Generation vorgesehen ist, ist es doppelt so viel. Nun will Sinn Power mit dem leistungselektronischem System, genannt Modtronix 4.0, dezentrale Minigrids aufbauen, die das Wellenkraftwerk weiter optimieren sollen. Dabei setzt das Unternehmen auf eine DC-Übertragung zwischen den Komponenten.

Dezentrale Minigrids sollen das Kraftwerk nun weiter optimieren.
Dezentrale Minigrids sollen das Kraftwerk nun weiter optimieren.
(Bilder: Lapp)

Kein Problem für Lapp, denn das Unternehmen verfügt über ein Portfolio an Gleichstromleitungen. Da für die Erweiterung und den Umbau in Heraklion mit dem neuen Modtronix eine Netzeinspeisung hinzukommt, soll die Ölflex DC 100 für den 800-V-DC-Bus verwendet werden. Die Leitung soll etwa 700 m bis zum Einspeisepunkt überbrücken und wird fest in Installationsrohren der Hafenmauer verlegt. Sie verläuft bis zum Einspeisepunkt, wo sich die Netzwechselrichter für die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz befinden.

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Engergieketten trotzen rauesten Bedingungen

Energiekette in Kompostieranlage unter extremen Umwelteinflüssen im Einsatz
Energiekette in Kompostieranlage unter extremen Umwelteinflüssen im Einsatz
(Bild: Murrplastik)

Die Energieketten-Serie Heavy Line der Murrplastik Systemtechnik GmbH ist speziell für hoch dynamische Bewegungen, lange Verfahrwege, schwere Zuladungen und raue Umgebungsbedingungen entwickelt worden. So kommt beispielsweise die Energiekette MP 82.2 in einer Kompostieranlage zum Einsatz und ist dort extremen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Besonders Ammoniak, organische Säuren, schleimige Bakterienkulturen und die Benetzung mit chemischen Mitteln belasten jede einzelne Komponente übermäßig. Seit vielen Jahren trotzt die MP 82.2 Sonneneinstrahlung, Hitze, Kälte, grobem Schmutz, Ölen, Chemikalien sowie sehr hoher Luftfeuchtigkeit.

Um diese Aufgabe langlebig zu meistern, spielt vor allem die Konstruktion und das Material der Energiekette eine entscheidende Rolle. Ausgeprägte Temperatureinwirkungen, hohe Luftfeuchtigkeit und UV-Strahlung können Strukturveränderungen und Spannungen im Kunststoff sowie Verformungen, Risse und Materialversprödungen bewirken. Verschlechtert sich die mechanische Festigkeit, kann dies beispielsweise schädigenden Einfluss auf die Seitenglieder nehmen. Genauer gesagt können diese ausleiern, was wiederum Ausfallzeiten erhöhen kann.

Die Kunststoffe von Murrplastik trotzen diesen physikalischen und chemischen Einwirkungen. Aufeinander abgestimmte Einzelkomponenten, kundenindividuelle Konfiguration sowie jahrzehntelanges Know-how vermeiden ebenfalls Stillstände an Anlagen und Maschinen.

Modular laden dank kontaktloser Energieübertragung

Fahrerloses Transportsystem (FTS) lässt sich berührungslos mit Strom versorgen.
Fahrerloses Transportsystem (FTS) lässt sich berührungslos mit Strom versorgen.
(Bild: Weidmüller)

Die Fabrik der Zukunft ersetzt starre Produktionslinien durch einen modularen Ansatz: Maschinen- und Anlagenteile sind mobil, funktionieren weitgehend selbständig und tauschen ihre Daten aus, um die Fertigungsprozesse fortlaufend zu verbessern. Mit dem intelligenten Boden hat Bosch Rexroth ein entsprechendes System entwickelt. Darin kommt Freecon Contactless von Weidmüller zum Einsatz, ein System zur kontaktlosen Energieübertragung.

Mit dem intelligenten Boden hat Bosch Rexroth ein System entwickelt, mit dem sich starre Produktionslinien zu modularen Fertigungsprozessen mit mobilen und weitgehend selbstständigen Maschinen- und Anlagenteilen wandeln.
Mit dem intelligenten Boden hat Bosch Rexroth ein System entwickelt, mit dem sich starre Produktionslinien zu modularen Fertigungsprozessen mit mobilen und weitgehend selbstständigen Maschinen- und Anlagenteilen wandeln.
(Bild: Weidmüller)

Freecon Contactless ermöglicht ein modulares Ladekonzept. Und das funktioniert so: Bewegen sich Geräte, Maschinen oder Fahrerlose Transportsysteme (FTS) auf dem Boden, werden sie durch berührungslose Übertragungseinheiten mit Strom versorgt. Dies bringt entscheidende Vorteile mit sich:

  • 1. Die Verbraucher müssen nicht mehr an einem festen Platz stehen, wo ihre Versorgung sichergestellt ist. Stattdessen können sie flexibel angeordnet werden oder sich selbst bewegen.
  • 2. Die berührungslose Energieübertragung verhindert teure Produktionsausfälle, die durch den Geräteverschleiß entstehen, denn defekte Kontakte sind ein häufiger Grund für aufwändige Reparaturen.

Freecon Contactless ist sehr kompakt ausgeführt, sodass es sich gut für die dezentralen Einsatzgebiete eignet. Bis zu 240 W Leistung werden über einen 5 mm großen Luftspalt übertragen.

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