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Für effektives Energiemanagement: Power Factor überwachen

Die Fähigkeit, neben dem Gesamtenergieverbrauch auch den Power Factor (PF) zu berechnen, kann bei der Planung und Durchführung von Stromsparinitiativen äußerst wertvoll sein.

Deshalb ist es von zunehmender Bedeutung, ein Gerät zur Überwachung des Energieverbrauchs zu verwenden, das in der Lage ist, ein präzises Gesamtbild des Energieverbrauchs zu liefern.

power factor triangle - relationship between kVA (apparent power), kW (real or true power) and kVAR (reactive power)

Was ist der Power Factor?

Der Power Factor bzw. Leistungsfaktor ist eine Kennzahl für den effizienten Stromverbrauch. In Gebäuden mit hohem Stromverbrauch kann der Effizienzgrad der Stromnutzung variieren. Der Betrieb von Anlagen und Ausrüstung wie Motoren, Kompressoren, Schweißbrennern und Neonbeleuchtung kann Ineffizienzen in Form von zusätzlichen sogenannten Blindströmen verursachen.

Die in einer Last übertragene Energie ist das Produkt aus Spannung und Stromstärke. Bei einer Wirklast sind Spannung und Stromstärke phasengleich und die gesamte Energie kann wirksam genutzt werden. Hat eine Last jedoch eine reaktive Komponente mit kapazitiver oder induktiver Wirkung, so sind Spannung und Stromstärke nicht zwangsläufig phasengleich. Der durch diese reaktive Last verursachte sogenannte Blindstrom ist wirkungslos.

Der Power Factor bzw. Phasenwinkel reflektiert die Beziehung zwischen der tatsächlichen Wirklast und der Blindlast. Eine reine Wirklast hat den Power Factor 1 und einen Phasenwinkel von 0 Grad (d. h., die Leistung ist hundertprozentig effizient). Eine reine Blindlast hat den Power Factor null und einen Phasenwinkel von 90 Grad.

Das nachstehende Diagramm zeigt das Verhältnis von Scheinleistung, Wirkleistung und Blindleistung. Die meisten Lasten weisen alle drei Komponenten auf, d. h., Scheinleistung, Wirkleistung und Blindleistung. Hinsichtlich des Stromverbrauchs wäre ein Power Factor von 1,00 d. h., 100-prozentige Effizienz ideal, in einem typischen gewerblichen oder industriellen Umfeld kann sich die Wirklast jedoch auf rund 0,80 (d. h., 80 Prozent Effizienz) reduzieren.

Die Auswirkungen auf die Stromkosten

Niedrige Leistungsfaktoren sind unerwünscht. Lasten mit einem niedrigen Power Factor nehmen mehr Strom auf, als sie eigentlich benötigten. Die Geräte und Maschinen arbeiten folglich nicht effizient, haben einen höheren Stromverbrauch und verursachen mehr Kosten. Die Stromversorger berechnen Betrieben mit einem schlechten Power Factor meist höhere Tarife.

Betriebe mit einem niedrigen PF verschwenden also meist sowohl Energie als auch Geld: Wenn der Power Factor unter einen bestimmten Wert sinkt, müssen die Stromversorger zusätzliche kVA liefern, um das Leistungsdefizit auszugleichen. Dafür erheben sie meist über die verbrauchten KW hinaus eine Zusatzgebühr oder stellen sogar den gesamten Verbrauch als kVA in Rechnung.

Durch das Verbessern des Leistungsfaktors kann man nicht nur Strom und Kosten sparen, auch der gesamte Stromfluss wird reduziert. Dies ermöglicht das Anschließen zusätzlicher Lasten an das vorhandene System.

Die Auswahl des geeigneten Energie-Datenloggers

Zur Ermittlung der Gesamteffizienz wird ein Datenlogger benötigt, der nicht nur den ein- und dreiphasigen Stromverbrauch, sondern auch den Power Factor misst. Die Messung des Power Factors eines Betriebs gibt Aufschluss darüber, wie effizient der Strom genutzt wird und ermöglicht Korrekturmaßnahmen, um Blindlasten zu reduzieren und die Stromeffizienz dem Idealzustand eines Power Factors von 1,00 anzunähern. Der Power Factor kann beispielsweise durch das Installieren neuerer Geräte, dedizierter integrierter Schaltkreise oder spezieller Ausrüstung erhöht werden.

Manche einfacheren Messgeräte gehen davon aus, dass die Spannung konstant ist, und messen nur den Strombedarf. Da sie die Spannung nicht erfassen und mit dem Stromfluss vergleichen, setzen sie außerdem einen Power Factor von 1,00 voraus. Dies resultiert in einem äußerst inexakten Bild des tatsächlichen Stromverbrauchs. Zu einer genauen Messung des Stromverbrauchs sollte man einen Energie-Datenlogger wählen, der sowohl Spannung als auch Stromverbrauch misst und beides vergleicht, um den Power Factor zu ermitteln.

Der Tinytag Energie-Datenlogger ist ein nützliches Instrument, um mögliche Energiesparmaßnahmen zu identifizieren und zu bewerten. Diese kostenwirksamen, nicht invasiven und leicht zu benutzenden Geräte überprüfen den ein- und dreiphasigen Stromverbrauch und Power Factor und können sowohl für Stichproben als auch zu langzeitigen Überwachung und Erstellung von Energieprofilen eingesetzt werden.

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