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Gehäusekonzept für dezentrale Energie

01  Elektronikgehäuse müssen viele Aufgaben erfüllen – sie sind weit mehr als nur Verpackung für die Elektronik

01  Elektronikgehäuse müssen viele Aufgaben erfüllen – sie sind weit mehr als nur Verpackung für die Elektronik

02  Kooperationspartner: Dipl.-Ing. (FH) Achim Scheidl, ­Geschäftsführer der Scheidl GmbH, (links) und Dipl.-Ing. Arno Friedrich, Geschäftsführer der Optimus Meine Energie GmbH, nutzen für ihre Lösungen Gehäuse von Phoenix Contact

02  Kooperationspartner: Dipl.-Ing. (FH) Achim Scheidl, ­Geschäftsführer der Scheidl GmbH, (links) und Dipl.-Ing. Arno Friedrich, Geschäftsführer der Optimus Meine Energie GmbH, nutzen für ihre Lösungen Gehäuse von Phoenix Contact

03  Für das Basismodul ihres Energy Controllers nutzt die Scheidl GmbH das Gehäuse vom Typ BC 107 von Phoenix Contact

03  Für das Basismodul ihres Energy Controllers nutzt die Scheidl GmbH das Gehäuse vom Typ BC 107 von Phoenix Contact

04  Der Tragschienen-Busverbinder mit 16 vergoldeten ­Kontakten erhöht die Leitfähigkeit, reduziert die Installationszeit und ermöglicht einen bequemen Modulaustausch

04  Der Tragschienen-Busverbinder mit 16 vergoldeten ­Kontakten erhöht die Leitfähigkeit, reduziert die Installationszeit und ermöglicht einen bequemen Modulaustausch

05  Kein Display und keine Bedienelemente: auch beim BHKW ­eines Regensburger Appartement-Komplexes erfolgt der Zugriff über das Internet – die Messdaten selbst verbleiben im Energiemanager

05  Kein Display und keine Bedienelemente: auch beim BHKW ­eines Regensburger Appartement-Komplexes erfolgt der Zugriff über das Internet – die Messdaten selbst verbleiben im Energiemanager

Modularer Aufbau, Tragschienen-Busverbinder, flexibler Leitplattenanschluss und ansprechendes Design – Elektronikgehäuse müssen heute einiges bieten. Das Gehäusesystem BC von Phoenix Contact dient der Scheidl GmbH als funktionale Verpackung für ihren Energy Controller, mit dem die Optimus Meine Energie GmbH Blockheizkraftwerke steuert, überwacht und vernetzt (Bild 1).

Die Scheidl GmbH, ein junges Unternehmen aus Nürnberg, hat sich auf neue Mess-, Steuer und Regelungstechnik im Wärmeanlagenbau mit dem Schwerpunkt regenerative Energien und Energieeffizienz spezialisiert. Für ihren „Energy Controller“ nutzt das Unternehmen Gehäuse aus der Baureihe BC von Phoenix Contact. Die selbst entwickelte Hardware-Platine lässt Scheidl professionell fertigen, und auch die Software wird selbst entwickelt. Seit Kurzem gibt es den Energy Controller auch als eigenständiges Produkt als Messdatenlogger zur Überwachung von Anlagen mittels Temperatur-, Zustands- und Zählererfassung.

Funktionen komplexer Anlagen transparent machen
„Unser Messdatenlogger ist ein Aufzeichnungsgerät für Temperaturen sowie für thermische und elektrische Energien – damit erhalten die Funktionen komplexer Heizungsanlagen die erforderliche Transparenz“, erläutert Geschäftsführer Achim Scheidl (Bild 2). „Bisher spielten detaillierte Messwerte oft keine Rolle, die Systeme waren einfach und die Energiekosten nicht relevant.“ Neue Heizungsanlagen, vor allem für die Nutzung regenerativer Energien, sind aber viel komplexer. A. Scheidl: „Wirklich verstehen kann man die Anlagen nur, wenn die elektrischen und thermischen Daten über einen langen Zeitraum gewonnen und detailliert ausgewertet werden.“
Der Energy Controller bietet einen integrierten Webserver für den Fernzugang, ohne dass ein Cloud-Dienst nötig wäre, eine Temperaturaufzeichnung bis 120 °C mittels digitaler Temperaturfühler sowie eine Aufzeichnungsdauer von 20 Jahren. Eingesetzt werden die Geräte zum Beispiel in BHKW-Anlagen oder in der Solarthermie.

Systemgedanke steht im Vordergrund
Bis der Energy Controller seinen heutigen Funktionsumfang erreicht hatte, war viel Entwicklungsarbeit erforderlich. „Bei unserer ersten Generation haben wir das Thema Gehäuse vernachlässigt“, erinnert sich A. Scheidl. „Wir hatten uns rein auf die Funktionen gestürzt und hatten am Ende ein Sammelsurium von Teilen in unterschiedlichen Gehäusen, die über Kabel miteinander verbunden wurden.“ Als dann vor fünf Jahren ein Re-Design anstand, suchte A. Scheidl ein geeignetes Gehäusesystem für die verschiedenen Gerätekomponenten. „Mit dem Elektronikgehäuse BC von Phoenix Contact (Bild 3) fanden wir ein flexibles System für Grund- und Erweiterungsmodule, das sich unseren Gestaltungswünschen anpasst.“
Die Gehäusebaubreiten von 17,8 mm bis 161,6 mm erlauben den einfachen Aufbau unterschiedlicher Module im gleichen Gehäusedesign. Die großzügig ausgelegte Leiterplatten-Bestückungsfläche vereinfacht die Projektierung im Layout- und Entwicklungsprozess. Innen liegende Leiterplattenführungen in allen drei Raumrichtungen sorgen für einen funktionsgerechten Einbau der Elektronik. Dabei können die Leiterplatten sowohl parallel als auch orthogonal zur Tragschiene in unterschiedlichen Positionen eingerastet werden.
Zentrales Element des Gehäusesystems ist der Tragschienen-Busverbinder, der die Module schnell und einfach verbindet und deren Kommunikation untereinander vereinfacht. „Der 16-polige Busverbinder ist der Schlüssel zu unserer Gerätekonzeption“, erklärt A. Scheidl. „Daten und Energie können bequem seriell oder parallel übertragen werden, und der Verdrahtungsaufwand bleibt gering.“

Für Haushalte und Unternehmen gleichermaßen
Auch auf seinem weiteren Weg bis zur Endanwendung – etwa am BHKW – spielt der Tragschienen-Busverbinder eine wichtige Rolle (Bild 4). „Durch die selbstaufbauende Kontaktierung von Gerät zu Gerät ohne zusätzliche Verdrahtung vereinfacht sich die Konfigurierung unseres Energiemanagers“, erläutert Arno Friedrich, Geschäftsführer der Optimus Meine Energie GmbH in Regensburg. „Auch die schnelle Installation vor Ort sowie ein nachträglicher Modultausch ohne Auflösung des Verbunds gehen bequem von der Hand.“
Die Optimus Meine Energie GmbH nutzt als Kunde und Kooperationspartner der Scheidl GmbH deren Energy Controller als zentrale Komponente für ihren Energiemanager. „Energiewende ist, wenn Strom billiger wird!“ ist das Motto des Unternehmens, das dezentrale Kraftwerke vertreibt und seine Kunden bei der Selbstversorgung mit Strom und Wärme unterstützt. „Das von uns entwickelte Optimus-System ist gleichermaßen auf die Anforderungen von Haushalten und Unternehmen ausgelegt“, erläutert A. Friedrich. „Damit können sich Hausbesitzer und Unternehmen mit Strom – je nach Wunsch aus erneuerbaren oder fossilen Energien – selbst versorgen und den überschüssigen Strom an die Stadtwerke verkaufen. Dabei wird der Strom gerade dann erzeugt, wenn die Nachfrage hoch ist.“
Ein Blockheizkraftwerk arbeitet nur dann optimal, wenn es intelligent gesteuert wird und wenn auch externe oder regionale Energieversorger mit eingebunden werden. Aus dieser Überlegung heraus hat Optimus seinen Energiemanager auf den Markt gebracht. Er regelt das jeweilige Blockheizkraftwerk immer bedarfsgerecht und ist idealerweise mit anderen BHKW vernetzt. „Bei der Suche nach einer geeigneten Elektronik sind wir auf den Energy Controller der Firma Scheidl gestoßen“, erinnert sich A. Friedrich. „Viele Projekte entwickeln wir heute gemeinsam. In der Regel definieren wir die Anforderungen an die Funktionalität, die wir dann programmieren und softwaretechnisch in den Energy Controller als Erweiterung einbringen.“

Modulares Konzept vereinfacht Ausbau
Eingesetzt wird der Energiemanager zum Beispiel in den Blockheizkraftwerken des regionalen Energieversorgers Rewag in Regensburg (Bild 5) – die Heizungsanlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung werden damit bedarfsorientiert und aufeinander abgestimmt angesteuert. Bei einigen Anlagen werden auch Heizungspumpen je nach Wärmeaufkommen geregelt, was die Effizienz der Anlagen zusätzlich erhöht. Alle relevanten Betriebsdaten können per Fernzugriff ausgelesen werden, und bei Störungen wird der Betreiber umgehend automatisch informiert. Damit entfallen zeitraubende Vor-Ort-Termine zur Kontrolle der Anlage, und die Verfügbarkeit steigt. Außerdem besteht die Möglichkeit, die BHKW per Fernsteuerung an- und abzuschalten.
Optimus übernimmt nicht nur die Installation, das Unternehmen bietet auch Energiemonitoring als Gesamtpaket und als Dienstleistung für den Betreiber an. Auch dabei spielt das modulare Tragschienen-Gehäusekonzept eine wichtige Rolle. A. Friedrich: „Das Gehäuse optimiert ja quasi die Beziehung zwischen der Elektronik und den Aggregaten vor Ort.“ Ein Erweiterungsmodul – etwa für weitere Temperatur-Sensoren – wird nicht benötigt. Es gibt ein Erweiterungsmodul für ein Blockheizkraftwerk, und bei zwei BHKW nimmt man zwei Module und hat damit alles, was für die Aggregate erforderlich ist. „Mit diesem modularen Konzept können wir unsere Energiemanager für jede Anlage genau konfigurieren und ihn im Betrieb bequem modifizieren,“ erläutert A. Friedrich. „Wenn der Betreiber irgendwann noch ein zusätzliches Aggregat möchte, kommt einfach ein weiteres Modul von Scheidl hinzu.“ Dabei unterstützt das sogenannte Hot-Plugging – das Gerät muss nicht runter gefahren werden und zusätzliche Software muss auch nicht installiert werden. (mh)

Elektronikgehäuse BC auf einen Blick

Elektronikgehäuse von Phoenix Contact bieten ein breites Spektrum an Form, Farbe und Funktion. Das Gehäusesystem BC wurde für Anwendungen in der Gebäudeautomation konzipiert. Die Vorteile für den Gerätebauer:

  • DIN-konforme Baubreitenvarianz,
  • 16-poliger Querverbinder für die automatische Kontak­tierung von Gerät zu Gerät ohne zusätzliche Verdrahtung,
  • Austausch der Elektronik ohne Unterbrechung der ­Kontaktkette,
  • freie Auswahl der Leiterplatten-Anschlusstechnik für ­Daten-, Signal- und Energieversorgung,
  • Flexibilität bei der Gerätekonzeption durch Leiterplattenführungen in alle drei Raumrichtungen,
  • verschiedene Deckelvarianten in transparent und ­undurchsichtig für eine anwendungsgerechte Geräte­gestaltung,
  • werkzeuglose Verrastung für einfachen Modulaufbau und
  • Normtragschienenmontage für zeitsparendes Installieren.

Berni Lörwald ist für die Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg zuständig. bloerwald@phoenixcontact.com

Berni Lörwald ist für die Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg zuständig. bloerwald@phoenixcontact.com