Fremdstromanoden arbeiten im Gegensatz zu Magnesium-Schutzanoden dauerhaft und wartungsfrei, so dass die Erneuerung der Schutzanode entfällt. Bei einigen Modellen kann über das Display eines Gas-Brennwertkessels oder über ein Internet-Kommunikations-System die Betriebsbereitschaft angezeigt werden. Ansonsten wird die einwandfreie Funktion durch eine Kontrollleuchte angezeigt. Leuchtet die grüne LED, ist Korrosionsschutz durch die Fremdstromanode gewährleistet, leuchtet die rote LED, ist kein Korrosionsschutz durch die Fremdstromanode gewährleistet und es liegt eine Störung vor, welche umgehend zu kontrollieren ist – siehe dazu die Bedienungsanleitung der Fremdstromanode!

Die Leistungsaufnahme praktisch eingesetzter Fremdstromanoden liegt zwischen zwei und vier Watt; der jährliche Strombedarf liegt somit zwischen 17,5 bis 35 kWh, die bei ca. 20 Eurocent/kWh etwa 3,50 bis 7,- Euro an Stromkosten verursachen.

Die kleinen Kraftwerke stehen nach wie vor hoch im Kurs: Fotovoltaikanlagen. Nicht nur bei privaten Hausbesitzern. Auch Stadt- und Kreisverwaltungen, Kliniken und Kirchen meinen es gut mit der Umwelt und freuen sich zusätzlich über die Vergütung, die es für jede Kilowattstunde Strom, die ins Netz eingespeist wird, gibt. Dafür investieren sie in die Module auf dem Dach, die aus (Sonnen-)Licht Strom produzieren.
Wenig beliebt sind die Solaranlagen inzwischen bei Feuerwehrleuten: Wenn es brennt, die Flammen lichterloh aus dem Dach schlagen, muss es schnell gehen, um größere Schäden zu verhindern. Eigentlich. Nur: Dabei sind die Module nicht nur im Weg – sie stellen für die Wehrleute auch eine erhebliche Gefahr da.

„Künstliche Nacht” ohne Effekt
Die Anlagen lassen sich nicht abschalten, sondern nur von der Einspeisung trennen. Der Effekt: Die Module produzieren ungehindert weiter Strom. „Selbst bei wenig Licht”. Auch nachts ist das Problem nicht gelöst, die Einsatzstellen müssen ausgeleuchtet werden. Dabei kommen schnell mehrere tausend Watt Licht zusammen. Die Lichtmenge reicht aus, um die Fotovoltaikanlagen an die Arbeit zu bringen: Sie stehen unter Spannung.
Fehlgeschlagen sind Versuche, eine „künstliche Nacht” zu produzieren. Dabei sollte Löschschaum wie eine dicke, weiße Decke die Module abschirmen. Der Lichteinfall durch den Schaum reichte aber immer noch für die Stromproduktion aus. Und: Die Platten, mit glatter Oberfläche, sind meist schräg angebracht; der Schaum rutschte vielfach ab.
Baggern statt Löschen
Der jüngste Fall: Im Landkreis Steinburg (Schleswig-Holstein) meldet ein Anrufer über Notruf einen Feuerschein in der Nacht. Vor Ort stellen die Einsatzkräfte der Feuerwehr fest: Eine Lagerhalle voller Stroh steht lichterloh in Flammen. Auf dem Dach der Halle ist eine Fotovoltaikanlage installiert. Statt sofort zum Schlauch zu greifen und Wasser auf die Flammen zu geben, beschränken sich die Löscharbeiten zunächst darauf, ein Übergreifen der Flammen auf ein angrenzendes Waldstück zu verhindern. Nach einer Fachberatung per Telefon durch eine Sicherheitsbeauftragte der Kreisfeuerwehr entscheidet die Einsatzleitung: Keine direkten Löscharbeiten, bis das Gebäude durch einen Bagger eingerissen ist.
Abstand halten, den Wasserstrahl „zu einem Tropfennebel verwirbeln”, um die Leitfähigkeit zu unterbrechen: Das ist aktuell die Maxime für die Wehrleute.
Löschwasser unter Spannung
Gefahren gehen aber nicht nur unmittelbar von der Anlage auf dem Dach und der Leitung zum Gleichrichter im Keller aus, durch das bis zu 1.000 Volt Gleichstrom fließen. Löschwasser, das im und aus dem Haus fließt, kann unter Spannung stehen, den Helfern droht ein Stromschlag. Muss das Dach abgedeckt werden, weil sich gefährliche, aufgeheizte Brandgase sammeln, muss das Werkzeug isoliert sein.
Um Schadensbegrenzung ist derweil der Landesfeuerwehrverband NRW bemüht: In einem Arbeitskreis sitzen Feuerwehrangehörige und Vertreter der Provinzial-Versicherungen Westfalen und Rheinland zusammen, um Empfehlungen für Einsatzkräfte im Umgang mit den Anlagen zusammenzustellen. Damit soll sowohl das Risiko für die Helfer, durch einen Stromschlag verletzt zu werden, verringert, als auch der Einsatzablauf verbessert werden.

Angelegt an den Pumpenmotor liefert das „Wilo-DKG-II“ im normalen sowie auch im Fehlerfall ein eindeutiges Ergebnis. Sogar einen Stillstand der Pumpe kann das neue Servicegerät von außen erkennen, ohne dass die Pumpe geöffnet oder ausgebaut werden muss.

Wer nur gelegentlich einen Pumpencheck durchführt, greift zum „Wilo-Drehrichtungsindikator“. Dieser ist besonders handlich und kann beispielsweise als Schlüsselanhänger mitgeführt werden. Sein Haupteinsatzgebiet ist die Drehrichtungskontrolle von Asynchronmotoren. Darüber hinaus zeigt er als Wechselstromindikator auch Magnetfelder, die von Wechselstromquellen wie z. B. Transformatoren oder Spulen in Magnetventilen erzeugt werden, zuverlässig an.

Das Funktionsprinzip und der Aufbau des „Wilo-Drehrichtungsindikators“ sind denkbar einfach und mit dem eines Kompasses vergleichbar. Der Indikator bezieht die Energie aus dem Motorstreufeld. Eine Batterie ist daher nicht erforderlich. Er besteht aus einer drehbar gelagerten rotweißen Scheibe, die hinter einer durchsichtigen Plastikkappe liegt. Wird er an ein Wechselstromfeld herangeführt, beginnt die Scheibe im gleichen Drehsinn wie der Motor zu rotieren, so dass die Drehrichtung der Pumpe festgestellt werden kann. Fängt die Scheibe an, sich zu drehen, bedeutet das, dass sich der Pumpenmotor in Betrieb befindet.

Das Ergebnis der Pumpenmessung wird anhand von drei LEDs auf der Vorderseite des „Wilo-DKG-II“ dargestellt. Dank der schnellen und sicheren Analyse lassen sich somit umgehend entsprechende Servicemaßnahmen einleiten. Alle Bilder: WILO SE

Mit dem „Wilo-Drehrichtungsindikator“ lassen sich genau wie mit dem „Wilo-DKG-II“ alle Asynchronmotoren testen, die mit Einphasenwechselstrom (230 V) oder mit Drehstrom (400 V) betrieben werden.

Die Klimaveränderung ist ein herausragendes Problem unserer Zeit. Insbesondere der durch den Menschen verursachte Klimawandel stellt uns vor große Probleme. Die nach wie vor zunehmende Luftverschmutzung, unter anderem durch Verbrennungsprodukte, führt zu einer Erwärmung der mittleren Erdoberflächentemperatur. Die Folgen sind große Trockenheitsperioden und die Zunahme von tropischen Stürmen. Es wird also höchste Zeit, sich um umweltfreundliche Wärme- und Stromerzeugungsverfahren zu bemühen. Einen möglichen Weg eröffnet die Brennstoffzelle.

Was ist eine Brennstoffzelle?
Ein weiteres (und sehr schlagfertiges Argument) für diese Technik liegt in den Preisen für Öl und Gas. Sie machen deutlich, dass diese Ressourcen nur noch für eine begrenzte Zeit in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehen. Um die vorhandenen Energieträger optimal zu nutzen, werden immense Anstrengungen unternommen, die Wärmeerzeuger effektiver zu gestalten. Mit der Brennstoffzelle klopft nun eine Technologie an der Tür, die, ähnlich wie Blockheizkraftwerke, nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung Wärme und Strom liefert. Die direkte Umwandlung des Brennstoffs in Strom und Wärme führt zu einem hohen Wirkungsgrad und erheblich geringeren Emissionen (Ausstoß von luftverunreinigenden Stoffen), die die Brennstoffzelle letztendlich so interessant machen. In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff miteinander zu Wasser. Beide Gase sind durch einen so genannten Elektrolyten voneinander getrennt und tauschen nur über einen elektrischen Leiter Elektronen aus. Dieser Elektronenfluss macht die Brennstoffzelle zur Stromquelle. Genutzt wird jedoch auch die entstehende Wärme. Als Reaktionsprodukt entsteht reines Wasser, was die Brennstoffzelle so umweltfreundlich macht.

Besuch beim alten Hasen
Um einen Überblick über den Stand der Brennstoffzellenentwicklung zu bekommen, besuchten wir die Vaillant-Niederlassung in Hannover. Michael Lützow, Technischer Berater und Schulungsleiter, erläuterte uns die Grundlagen der Brennstoffzellen-Technologie. Bei der Brennstoffzelle von Vaillant handelt es sich um eine sogenannte PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) – zu deutsch: Protonenaustauschmembran Brennstoffzelle – mit einer protonenleitenden Membran als Elektrolyt. Sie gehört zu den Niedertemperaturzellen. Ihr Vorteil liegt darin, dass die Zellen zur Inbetriebnahme nicht vorgeheizt werden müssen. Das nutzbare Wärmeniveau der Niedertemperaturzellen eignet sich besonders für die Raumheizung. Eine Polymerfolie als Trennwand zwischen Anode und Kathode gab diesem Brennstoffzellentyp seinen Namen. Betrieben wird dieser Brennstoffzellentyp eigentlich mit Wasserstoff. Mit einem vorgeschalteten Reformer kann auch Erdgas verwendet werden. Durch den vorgeschalteten Reformer wird der Wasserstoff aus dem Erdgas hergestellt. Die Arbeitstemperatur liegt bei 70 bis 90 Grad Celsius.
Merkmale:

• Ausgetauscht werden H+-Ionen, weshalb die Membran ständig feucht gehalten werden muss
• Anlagen reagieren empfindlich auf das Katalysatorgift Kohlenmonoxid, weshalb das aus Erdgas reformierte Prozessgas gereinigt werden muss
• Leistungen von wenigen Watt bis zu 100 Kilowatt sind möglich

Funktionsablauf
Die Brennstoffzelle wird mit Erdgas betrieben. In einem Reformer wird das Erdgas unter Zuführung von Luft und Wasserdampf in ein wasserstoffreiches Gas, das sogenannte Reformat, umgewandelt. Das Reformat wird dem Brennstoffzellen-Stack zugeführt. Eine einzelne Brennstoffzelle hat eine nutzbare Spannung von etwa 0,7 Volt. Um größere Spannungen für technische  Anwendungen realisieren zu können, werden mehrere Zellen zu Brennstoffzellenstapeln (englisch stack) zusammengesetzt. Der, in dem Brennstoffzellen-Stack enthaltene Wasserstoff, reagiert mit Luftsauerstoff zu Wasser: An der Anode gibt der Wasserstoff seine Elektronen ab, durchdringt die Elektrolytmembran und reagiert auf der Kathodenseite mit dem Sauerstoff zu Wasser. Bei dieser still ablaufenden Reaktion werden Elektronen ausgetauscht. Die Elektrolytmembran ist nur für die Wasserstoff-Protonen H+ durchlässig und zwingt so die Elektronen, den Umweg über den Stromkreislauf zu nehmen: Strom fließt. Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um. Gleichzeitig wird Wärme frei, die zur Trinkwassererwärmung und zu Heizzwecken genutzt werden kann.

Brennstoffzelle in der Erprobungsphase
Die Brennstoffzellentechnologie für den haustechnischen Bereich steckt noch in den Kinderschuhen. Um die bisher entwickelten Produkte auf ihre Funktionsfähigkeit zu überprüfen, werden so genannte Feldtests durchgeführt. Feldtests haben die Aufgabe, die prinzipielle Tauglichkeit nachzuweisen. Während der Versuchsphase werden die gesammelten Erfahrungen dazu genutzt, die Brennstoffzelle weiterzuentwickeln und zu verbessern. In Hannover kooperieren im Rahmen eines solchen Feldtests Vaillant, die Stadtwerke Hannover und die Wohnungsgenossenschaft Gartenheim. Bei dem eingesetzten Brennstoffzellen-Heizgerät handelt es sich um die dritte Feldtestgeneration. Die Wohnungsgenossenschaft hat mit den Stadtwerken einen Contracting-Vertrag abgeschlossen. In einem solchen Vertrag verpflichten sich die Stadtwerke, Wärme und Strom zu liefern. Sie ist zusätzlich für die Wartung und Instandhaltung verantwortlich. Letzteres wird dann in der Regel von Handwerksbetrieben durchgeführt. So wurde im September 2004 von der Stüber Haustechnik GmbH die Vaillant-Brennstoffzelle hydraulisch und messtechnisch in das vorhandene Leitungsnetz eines Mehrfamilienhauses der Wohnungsgenossenschaft Gartenheim eingebunden. Hierbei haben die Vaillant-Mitarbeiter beratend mitgewirkt, denn für den SHK-Handwerksbetrieb ist die Aufstellung einer Brennstoffzelle etwas völlig Neues. Auch wenn diese Technik noch nicht die Marktreife erreicht hat, macht sie doch deutlich, dass in Zukunft weitere Veränderungen auf das SHK-Handwerk zu kommen. Hierzu zählen

• der Ausbau der elektrotechnischen Tätigkeiten durch die gekoppelte Wärme- und Stromerzeugung der Anlagen
• komplexere Anlagenkonfigurationen (Installation eines Brennstoffzellengerätes plus konventionellen Wärmeerzeuger für Spitzenzeiten)
• kompliziertere Regelungs- und Messtechnik

Vielleicht gehört eines Tages auch der Umgang mit dem Brennstoff Wasserstoff zum normalen Tagesgeschäft des SHK-Handwerkers. Die Handwerker von morgen müssen bereit sein, sich mit diesen Themen auseinander zu setzen und die Bereitschaft mitbringen, sich in diese neuen Themen einzuarbeiten.

Die Brennstoffzelle zählt zu den Zukunftstechnologien. Sie ist derzeit noch nicht „marktreif“. Das heißt, sie ist noch in der Anschaffung sehr teuer und man kann die Lebensdauer einer solchen Anlage nur sehr schwer einschätzen. Durch die Feldtests sind nun die ersten Erfahrungen gemacht worden, weitere sind erforderlich. In den verschiedenen Prognosen wird davon ausgegangen, dass ab dem Jahr 2010 damit gerechnet werden kann, dass die ersten Geräte serienmäßig auf den Markt kommen. Es wird dann noch weitere Jahre dauern, bis die Brennstoffzellentechnologie sich im Markt verankert hat. Hierzu ist es erforderlich, dass die Fachhandwerker und Kunden die neue Technik akzeptieren.

.
Strom ist etwas Alltägliches – auf alle Fälle dann, wenn es sich um den elektrischen Strom handelt. Man kann diese Energie aus dem täglichen Leben nicht mehr wegdenken: Morgens weckt uns der strombetriebene Radiowecker sanft aus dem Schlaf. Die Kaffeemaschine benötigt zur Produktion des Wachmachers ebenfalls den Saft aus der Leitung. Die Heizung macht nur das, was ihr die Regelung sagt – ohne elektrische Spannung herrscht hier Funkstille – und damit auch Kälte in den eigenen vier Wänden. Ganz zu schweigen von der Baustelle: Hier würde sich ohne Strom nun gar nichts tun. Schön, dass er da ist – nur: wo kommt er her?

.

Der Strom aus der Drehung

Wer sich abends auf sein Fahrrad schwingt, der wird es nicht versäumen, durch anlegen des Dynamos an das Rad für verkehrssicherndes Licht zu sorgen. Hier wird eine Drehbewegung zu elektrischem Strom. Das passiert auch in einem Kraftwerk. Durch Dampf oder durch Wasserkraft wird eine Turbine in Wallung gebracht, die Leben in einen Drehstromgenerator einhaucht. Ein Drehstromgenerator besteht im einfachsten Fall aus einem ringförmigen Ständer mit drei Wicklungsspulen, die man sich als Ecken eines gleichseitigen Dreiecks vorstellen kann. In der Mitte des Dreiecks dreht sich ein Stabmagnet. Wenn sich der Magnet dreht, erzeugt er in jeder Spule eine Wechselspannung. Auf dem Bildschirm eines Oszillographen hat die Wechselspannung die Form einer Sinuskurve. Die Sinuskurve ergibt sich aus der Drehbewegung, indem jede Spule mal stärker und mal schwächer „in den Genuss“ des Magnetfeldes kommt. Deshalb wird die Spannung mal höher und mal niedriger. Da sich mal der Nord- und mal der Südpol an jeder Spule vorbei dreht, bewegt sich die Spannung mal nach oben und mal nach unten. Die drei Spulen sind gleichmäßig auf dem Kreis verteilt. Vom Mittelpunkt aus gesehen stehen sie in einem Winkel jeweils 120° zu einander. Der Winkel ist ein Drittel des ganzen Kreises. Wenn die Geburtstagstorte in genau drei Teile teilt, kommt man zu demselben Ergebnis. Der ganze Kreis hat einen „Innenwinkel“ von 3 x 120° = 360°. Das Polrad beschreibt bei einer Umdrehung einen Winkel von 360°. Da es sich dabei zwischen den drei Spulen dreht, erzeugt es drei Wechselspannungen. In den drei Spannungskurven (Phasen) des Drehstroms taucht der 120°-Winkel wieder auf. Er ist für den Abstand der einzelnen Kurven voneinander verantwortlich. Den Abstand kann man sich auch als Abwicklung von 120° oder 1/3 Umdrehung vorstellen.

.

.

Periode aus zwei Halbwellen

Von dem sich drehenden Magnetfeld hat der Drehstrom etwas irreführend seinen Namen bekommen. Auch bei Gleichstrom- und Einphasenwechselstromgeneratoren dreht sich das Magnetfeld. Wegen der drei ineinander verschobenen Spannungsphasen wird er auch Dreiphasenwechselstrom genannt. Ein großer Drehstromgenerator hat meistens mehrere Polpaare und mehr als drei Spulen, die zu den drei Spulen U, V, W zusammengefasst werden. Jede Spannungskurve hat eine obere und eine untere Halbwelle. Eine Periode besteht aus einer oberen und eine unteren Halbwelle. Die Zahl der Perioden wird als Frequenz bezeichnet und in Hertz (Hz) gemessen. Ein Hertz bedeutet 1 Periode pro Sekunde. Der in Europa übliche Drehstrom hat eine Frequenz von 50 Hz. Es werden also 50 solcher Perioden in jeder Phase durchs Netz geschickt. Dass das Drehstromsystem weltweite Verbreitung gefunden hat, ist vielleicht einer Laune der Geschichte zu verdanken. Anlässlich der Internationalen Elektrizitätsausstellung in Frankfurt im Jahre 1891 wurde Strom von der schwäbischen Kleinstadt Lauffen am Neckar ins 175 km entfernte Frankfurt geschickt. Die aus Wasserkraft gewonnene Elektrizität trieb auf der Ausstellung einen künstlichen Wasserfall an. Zum ersten Mal war es möglich, Elektrizität mit geringen Verlusten über große Entfernungen zu transportieren. Und das erregte nicht nur in der Fachwelt enormes Aufsehen. Die Stromübertragung arbeitete zufällig nach dem beschriebenen Drehstromsystem, das von da an zum Aufbau der Versorgungsnetze verwendet wurde.

.

.

Vom Dreh- zum Wechselstrom

Jede Spule des Generators hat zwei Enden, die mit U1, U2, V1, V2, W1, W2 bezeichnet werden. Die Spulen werden mit je einem Ende innerhalb des Generators verbunden. Die drei übrigen Enden werden zum Transport der elektrischen Energie nach außen geführt. Sie sind die Außenleiter L1, L2, L3. Der Mittelpunkt des Generators, die Welle des Polrades, ist spannungsfrei. Dreiphasenwechselspannung besteht zwischen den Außenleitern. Zwischen nur einem Außenleiter und dem Neutralleiter kann nur ein Strom mit einer einzigen Wechselspannungsphase fließen. Dies ist der „normale“ Haushaltswechselstrom mit der bekannten Spannung von 230 V. Drehstrom ist leistungsfähiger als Einphasenwechselstrom, da schon die Spannung mit 400 V höher ist. In Industrie und Gewerbe dient er zum Antrieb großer Elektromotoren. Für den Hausgebrauch reicht in den meisten Fällen Einphasenwechselstrom. Aber auch hier lassen sich Umwälzpumpen, Durchlauferhitzer und Vorratswasserheizer erfolgreich mit Drehstrom betreiben. Die Außenleiter werden zur Transformatorstation geschickt, die die Spannung auf bis zu 400 000 V „hochjubelt“, um die Verluste beim Transport in der Überlandleitung klein zu halten. Vom Höchst- und Hochspannungsnetz (110 – 400 kV) wird der Strom für das Mittelspannungsnetz (6 – 30 kV) zur regionalen Verteilung heruntertransformiert. Die Übergabestation („Trafohaus“) spannt ihn noch einmal auf Niederspannung 400 V Drehstrom und 230 V Einphasenwechselstrom herab. Beim Drehstromtrafo hat jede Phase jeweils eine Spule auf der Hoch- und Niederspannungsseite. Die Wicklungen werden auf den „inneren“ Seiten miteinander verbunden. Der Mittelpunkt (Fachausdruck: Sternpunkt) der Niederspannungsspulen wird in die Erde gesteckt und in vielen Fällen als PEN- oder Schutzleiter im Verteilungsnetz mitgeführt.

.

Beim Fehler in die Erde

Zwischen jedem der drei Außenleiter und dem Neutralleiter, wie auch dem PEN-Leiter, besteht eine Spannung von 230 V. Dieselbe Spannung herrscht auch zwischen jedem Außenleiter und der Erde, mit der der Schutzleiter ja verbunden ist. Sollte durch einen Fehler in der Isolierung das Metallgehäuse eines Elektrogerätes unter Spannung gesetzt werden, leitet der Schutzleiter sie an die Erde ab. Es fließt ein Kurzschluss-Strom, der die Sicherung zum Abschalten der Spannung bringt und so den Menschen davor schützt, „einen gepfeffert zu bekommen“. Der PEN-Leiter wird als grün-gelbes Kabel geführt. Früher wurde er als Nulleiter bezeichnet. Er ist mit Heiz- und Wasserleitungen, Fundamenterdern oder Blitzableitern verbunden. Nach der Aufteilung des PEN-Leiters werden der Neutralleiter N als blaues Kabel und der PE-Leiter als grüngelbes Kabel zu Steckdosen und Verbrauchern geführt. Zwischen ihnen besteht keine Spannung. Ein Voltmeter darf nur Null Volt anzeigen. Zwischen jedem der drei Außenleiter und dem Neutralleiter, wie auch dem PE-Leiter, besteht eine Spannung von 230 V. Dieselbe Spannung herrscht auch zwischen jedem Außenleiter und der Erde, mit der der Schutzleiter ja verbunden ist.

.
.
Bezeichnungen entschlüsseln

Alle Verteilungsnetze für Drehstrom haben die drei Außenleiter gemeinsam. Sie unterscheiden sich aber hinsichtlich der Erdungsverhältnisse der Stromquelle oder des Niederspannungsverteilungsnetzes und durch die Erdungsverhältnisse der Körper in elektrischen Verbraucheranlagen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Schutzleiter anzuordnen. Daraus ergeben sich im Wesentlichen drei verschiedene Netzformen:

.
-     TN-Netz
-     TT-Netz
-     IT-Netz
.

Insgesamt sind es fünf Netzformen, denn das TN-Netz gibt es in drei Ausführungen. Während die Abkürzungen in der Elektrotechnik üblicherweise aus dem Englischen stammen, geht es diesmal international bunt gemischt zu. Der erste Buchstabe bezeichnet die Erdungsverhältnisse der Stromquelle oder des Niederspannungsnetzes (z. B. Transformator). „T“ kommt vom französischen „terre“ und heißt Erde, was Betriebserdung bedeutet. „I“ heißt Isolierung der dem Energietransport dienenden Teile gegenüber der Erde. Der zweite Buchstabe beschreibt die Erdungsverhältnisse der elektrischen Verbraucher (Betriebsmittel). „T“ bedeutet direkt geerdet. „N“ kommt von „neutral“ und meint, dass der Körper des Elektrogerätes mit dem Erder der Stromquelle verbunden ist. Für die drei Ausführungen des TN-Netzes gibt es noch einen dritten Buchstaben: „C“ stammt vom englischen „combinated“ und meint, dass Neutral- und Schutzleiter im bereits erwähnten PEN-Leiter kombiniert sind. „S“ kommt vom englischen „separated“ und bedeutet, dass Neutral- und Schutzleiter als zwei separate (getrennte) Leitungen ausgeführt werden. Der PE-Leiter hat seinen Namen vom englischen „protection earth“, was Schutzerde bedeutet. Tritt er mit dem Neutralleiter kombiniert auf, heißt er PEN-Leiter.
.

.

Neutral zur Erde

Beim TN-S-Netz ist der Neutralleiter des Elektrogerätes mit dem Neutralleiter N verbunden. Der “Körper”, das Gehäuse des Gerätes  wird über den Schutzleiter PE geerdet. Das TN-C-Netz unterscheidet sich vom vorigen durch den kombinierten Neutral- und Schutzleiter PEN. Der Neutralleiter des Gerätes wird mit PEN-Leiter verbunden. Die Erdung des Körpers erfolgt über den Neutralleiter des elektrischen Gerätes. Im TN-C-S-Netz sind die Erdungen der elektrischen Verbraucher unterschiedlich angeschlossen. Der eine Körper wird über seinen Neutralleiter mit dem PEN-Leiter verbunden. Sein Nachbar bekommt dagegen getrennt Anschlüsse für Neutral- und PE-Leiter. Das TN-Netz ist mit seinen drei Spielarten die häufigste Netzform. Seltenere Netzformen sind das TT-Netz und das IT-Netz. Beim TT-Netz liefert das Elektrizitätswerk zwar den Neutralleiter, aber nicht den Schutzleiter ins Haus. Für den muss der Kunde selbst sorgen. Im IT-Netz ist nicht einmal mehr die Spannungsquelle geerdet, und der Neutralleiter glänzt ebenfalls durch Abwesenheit. Das Gehäuse des Verbrauchers wird an einen separaten Schutzleiter angeschlossen. Auf einen Neutralleiter wird dabei verzichtet.

.

Die elektrische Energie wird über die Hauptleitung zum Hausanschlusskasten geschickt. Hier erfolgt die Aufteilung in mehrere Stromkreise, die untereinander parallel geschaltet sind. Jeder Stromkreis hat seine eigene Sicherung. In Altbauten ist der Hausanschluss durch spätere Erweiterungen oft sehr unübersichtlich. Im Allgemeinen werden alle Steckdosen, Lichtschalter und sonstige Elektogeräte eines Raumes oder Stockwerkes zu einem Stromkreis zusammengefasst. Und dann hat man den Saft da, wo er benötigt wird, um Haus – und natürlich auch die Baustelle – zum Leben zu erwecken.

Die hauchdünnen Solarzellen haben eine Größe zwischen 10 und 15cm² und bestehen vorrangig aus Silizium, einem Element, dass in der Natur neben Sauerstoff das zweit häufigste ist. Strahlt die Sonne auf die Solarzellen, baut sich zwischen der Ober- und Unterseite eine Gleichspannung auf. Je nach Zell-Typ bis 0,7 V, also bis 34V bei einem 48-zelligen Modul.

Die überwiegende Zahl der heute gebauten Solarzellen wird aus dem Element Silizium produziert. Silizium ist das Grundmaterial der Computertechnik und von Solarzellen schlechthin. Es kommt in der Natur in Form von Siliziumoxid in nahezu unbegrenztem Ausmaß vor (Sand). Vor seiner Verwendung muss es in einem aufwendigen chemischen Prozess zu hochreinem Silizium gewandelt werden, d.h. entsprechend aufbereitet werden. Man unterscheidet n-Silizium und p-Silizium. Bei der Herstellung von Brennwertgeräten wird von einigen Herstellern eine Legierung aus einem Aluminium-Silizium als wenig korrosionsanfälliger Kesselwerkstoff eingesetzt. Dieses Element kommt als Siliziumdioxid (Sand, Steine) in großer Menge in der Erdkruste vor. Neben Silizium werden noch andere viel versprechende Materialien für Solarzellen erprobt. Sie besitzen zurzeit jedoch noch keine nennenswerte praktische Bedeutung.

Handelsübliche, monokristalline-Silizium Solarzellen erreichen aktuell einen Wirkungsgrad von bis zu 16% (Quelle: Sharp), d.h. ein Quadratmeter kann bis zu 160 Wp Leistung bringen. Mehrere Module zusammen ergeben einen Solar-Generator. Diese Energie kann mit einem Wechselrichter in “normalen” Wechselstrom umgewandelt, in Solarakkus gespeichert oder direkt (z.B. bei Solarpumpen) genutzt werden.

Eine Photovoltaik-Anlage mit 1kWp Modul-Leistung erntet in Mitteleuropa ca. 600 – 1350 kWh Strom im Jahr (je nach Lage und Qualität) und erspart der Umwelt jedes Jahr ca. 500 – 1100 kg Kohlendioxyd (je nach Art der sonstigen Stromerzeugung) und andere Schadstoffe.

kWp = Kilo-Watt-Peak
Wp = Watt-Peak

Die Nennleistung von Photovoltaikanlagen wird häufig in Wp (Wattpeak) beziehungsweise kWp angegeben. „peak“ (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die nicht der Leistung bei höchster Sonneneinstrahlung entspricht.

Für die Kundenberatung muss der Kundendienstler, auch über die Fördermöglichkeiten Auskunft geben können. Hier die Wichtigsten:
Neben der Einspeisevergütung, die in Deutschland durch das Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (EEG) geregelt ist, gibt es zwölf weitere Programme, die die Anschaffung einer Photovoltaikanlage fördern sollen.
Auf Bundesebene kann die so genannte Investitionszulage für Photovoltaikanlagen im produzierenden Gewerbe und im Bereich der produktionsnahen Dienstleistungen in Form von Steuergutschriften genehmigt werden.
Daneben stellt die KfW-Förderbank folgende Programme zur Verfügung:
• KfW – Solarstrom erzeugen
• ERP – Umwelt und Energiesparprogramm
• KfW – Umweltprogramm
• KfW – Kommunalkredit
• BMU – Demonstrationsprogramm
• KfW Kommunal investieren
Die Fördergelder der KfW-Förderbank werden im Gegensatz zur Investitionszulage ausschließlich als Darlehen genehmigt und werden über die jeweilige Hausbank zur Verfügung gestellt.
Des Weiteren haben folgende Bundesländer eigene Solarfördergesetze erlassen:
• Bayern – Rationelle Energiegewinnung und -verwendung im Gewerbe – (Zuschuss)
• Niedersachsen – Innovationsförderprogramm (Gewerbe) – (Darlehen / in Ausnahmen Zuschuss)
• Nordrhein-Westfalen – progres.nrw “Rationelle Energieverwendung, Regenerative Energien und Energiesparen” (Zuschuss)
• Rheinland-Pfalz – energieeffiziente Neubauten – (Zuschuss)
• Saarland – Zukunftsenergieprogramm Technik (ZEP-Tech) 2007 (Demonstrations- /Pilotvorhaben) (Zuschuss)

Linkliste:

wikipedia

Heiz-Tipp

Sharp

.
.

Wozu Atomkraftwerke? Bei uns kommt der Strom aus der Steckdose! Wer kennt diesen Spruch nicht – klar, dass das ein wenig kurzsichtig gedacht ist. In diesem Beitrag soll aber die Zapfstelle für Strom der Ausgangspunkt sein. Ohne sie und ohne Kabel und Stecker kommt so manche Bohrmaschine nicht in Wallung oder die Kellerecken bleiben dunkel. Wer für die flexible Stromversorgung auf seiner Baustelle mal ein Verlängerungsleitung herstellen muss, der sollte sich mit dem Innenleben der Steckdose gut auskennen.

.

.

Kontakt mit Schutz

.

Die bundesdeutsche Normalsteckdose ist die Schukosteckdose. „Schuko“ ist die Abkürzung von Schutzkontakt. Ihr Inneres, und teilweise auch ihr Aussehen, sind in der Richtlinie VDE 0100 [1] festgelegt. Um nachzusehen, wie die Schukosteckdose oben ohne  aussieht, löst man die Befestigungsschraube und entfernt die Isolierabdeckung vorsichtig. Darunter geht es bunt zu. Die Anschlussleitung verzweigt sich in drei Leitungsadern. Zwei davon führen zu den Buchsen. Der braune (alt schwarze) ist der Außenleiter, abgekürzt mit „L“. Häufig wird der Außenleiter auch Phase genannt. Die blaue Leitungsader heißt Neutralleiter, kurz mit „N“ bezeichnet. Zwischen dem Außenleiter L und dem Neutralleiter N besteht eine Spannung von 230 V. Neben den Steckbuchsen hat die Schukosteckdose noch einen Metallbügel mit zwei federnden Enden. Auf den ersten Blick sieht es so aus, als würden sie bloß zum Festhalten des Steckers dienen. Es sind aber die Namenspatrone der Schukosteckdose, die Schutzkontakte. An ihnen hängt der grüngelb gestreifte Schutzleiter, auch „Potential Erde (PE)“ genannt. Der Schutzleiter dient zum Schutz des Menschen bei Isolationsfehlern an Elektrogeräten. Natürlich nur, wenn er ordnungsgemäß angeschlossen ist. Da Kontrolle angeblich besser ist als Vertrauen, sollte man einmal die Kontakte mit einem Spannungsprüfer oder Messgerät prüfen. Die Glimmlampe eines einpoligen Spannungsprüfers darf nur bei der Buchse des schwarzen Außenleiters aufleuchten. In älteren Häusern finden sich auch die Farben schwarz, weiß und rot. Dann ist schwarz wie gehabt der Außenleiter, weiß der Neutralleiter und rot der Schutzleiter.

.

.
Wie herum ist egal

.

Neben dem Schukostecker gibt es noch andere Stecker, die keine Schutzkontakte haben. Sie gehören zu Geräten mit einem isolierenden Kunststoffgehäuse wie die Bohrmaschine. Die üblichen Stecker für das Einphasenwechselstromnetz sind für eine Nennspannung von 25O V und einen maximalen Wechselstrom von 16 A ausgelegt (steht auch irgendwo auf dem Stecker drauf). Es ist egal, wie ein Stecker in die Steckdose gesteckt wird. Den betriebsstromführenden Leitern macht es nichts aus, wenn sie vertauscht werden. Sie sind polverwechselbar, wie der Fachausdruck lautet. Nicht polverwechselbar ist dagegen der Schutzleiter PE. Einerlei, wie der Stecker eingesteckt wird, der Schutzleiter bleibt immer am gleichen Platz. Stecker und Kabel dienen zum Anschluß ortsveränderlicher Geräte wie Lampen und Bohrmaschinen, aber auch von Elektroherden und Waschmaschinen. Die Isolierung schützt elektrische Leitungen gegen mechanische, thermische und chemische Beschädigungen und, vor allem gegen Kurzschluss untereinander. Noch wichtiger ist aber der Schutz des Menschen vor zu hoher Spannung. Verlängerungsleitung anzufertigen, zu reparieren, Stecker und Steckkupplungen anzuschließen, sind „Bastelarbeiten“, die im täglichen Leben häufig vorkommen und auch von Laien ausgeführt werden. Warum auch nicht? Schließlich ist es nicht schwer. Doch sollte man ein paar Dinge beachten, denn falsch angeschlossene elektrische Betriebsmittel können lebensgefährlich werden.

.

.
Professionell verlängert

.

Wenn man einen Stecker öffnet, geht es darin ebenso bunt zu wie in der Steckdose. Mit einem kleinen Unterschied: Der Außenleiter L1 ist in Leitungen für ortsveränderliche Stromverbraucher braun und nicht schwarz wie bei festverlegten Leitungen. Sonst bleibt alles beim Alten. Der Neutralleiter N ist blau und der Schutzleiter PE grüngelb. Will man eine bewegliche Anschlussleitung anfertigen, entfernt man zuerst den umhüllenden Kunststoffmantel auf 35 mm Länge. Dazu darf er zunächst nur leicht angeschnitten werden, um die Isolierungen der drei Leiter nur ja nicht zu beschädigen. Nachdem die gemeinsame Umhüllung abgezogen wurde, werden die Adern L1 und N um etwa 10 mm gekürzt. Der gelbgrüne Schutzleiter PE bleibt länger. Mit der Abisolierzange wird die Isolierung an allen drei Aderenden entfernt. Vorsicht: Mit der Abisolierzange kann man die Adern ohne weiteres durchzwicken. Also nicht zu stramm einstellen. Beim Abisolieren kommen feine Kupferdrähte (Litze) zum Vorschein, aus denen die Leiter bestehen.

.

.
Warm ist schlecht

.

Da die feinen Drähte zum Ausfransen neigen, liegt es nahe, sie zu verzinnen. Davon ist aber dringend abzuraten, denn das weiche Lot wird in der Klemmschraube zusammengequetscht. Dadurch lockert sich die Verbindung mit der Zeit, was zu erhöhtem Übergangswiderstand und Schmorstellen führt. Warme Stecker und Kupplungen sind immer verdächtig und als mögliche Brandstifter zu beargwöhnen. Die Aderenden fransen nicht mehr aus, wenn man sie verdrillt. Richtig professionell arbeitet man mit Aderendhülsen, die auf die Aderenden aufgepresst werden. Allerdings ist dazu eine spezielle Zange nötig. Anschließend werden die Adern mit den Schraubkontakten verbunden. Wenn man die Zugentlastungsschelle aufsetzt und festschraubt, achte man darauf, dass die Umhüllung des Kabels etwa 2 mm über die Zugentlastungsschelle hinausragt. Diese soll verhindern, dass die Leitungen aus den Schraubkontakten gerissen werden, wenn am Kabel gezogen wird. Leider sind nicht alle Stecker so geformt, um sie bequem aus der Steckdose ziehen zu können. Trotzdem ist der Kabelschwanz nicht zum Ziehen da, denn die Zugentlastungsschelle kann auch nicht beliebig mithalten. Bei unbeabsichtigtem Herausreißen muss der Schutzleiter als letzter abreißen. Nicht umsonst ist er länger als die anderen. Damit er seine Aufgabe wirksam erfüllen kann, darf sein Widerstand nicht zu groß sein. Man kann ihn mit dem Multimeter (Messbereich Widerstand) einfach messen. Ein vergrößerter Schutzleiterwiderstand beruht meist auf erhöhtem Übergangswiderstand z. B. lockeren Klemmen. Oder fast alle Drähte sind gebrochen. Kein Durchgang (Zeigerausschlag 0) bedeutet meistens Drahtbruch oder untergeklemmte Isolation.

.

.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass an einen Schuko-Stecker höchstens eine Leitung angeschlossen werden darf. Die früher üblichen Kupplungen mit Schnauzen für zwei oder drei Stecker sind nicht mehr zulässig und inzwischen aus dem Handel verschwunden. An ihrer Stelle gibt es jetzt die praktischen Steckdosenleisten mit Kabelanschluss. Und die sorgen am Ende des Verlängerungsleitung dafür, dass auch im Keller bei Licht gebohrt werden kann.

Literaturnachweis:
[1] VDE 0100: Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V

Das heißt, es dürfen nur solche Tätigkeiten ausgeübt werden die im engen wirtschaftlichen Zusammenhang mit der Haupttätigkeit liegen. Dabei müssen diese Tätigkeiten wirtschaftlich betrachtet einen geringeren Arbeitumfang ergeben. Beispiel: Kostet die Montage einer Heizkessel Anlage z.B. 5000.-€, so darf die Erweiterung der elektrischen Anlage nicht teurer sein.    

Elektrofachkräfte  für festgelegte Tätigkeiten dürfen in Stromflussrichtung gesehen erst nach der Schnittstelle zwischen der ortsfesten elektrischen Anlage und dem anzuschließenden Betriebsmittel tätig werden. An der Unterverteilung oder im Anschlusskasten des EVU’s darf nicht geschraubt werden.

Lediglich das fachgerechte Verbinden von elektrischen Betriebsmitteln  mit der Verbraucheranlage oder das Abtrennen elektrischer Betriebsmittel von der Verbraucheranlage sind zulässig.

Typische Arbeiten von Elektrofachkräfte für festgelegte Tätigkeiten können Arbeiten, z.B. von Kundendienst- oder Servicetechnikern sein, die Bauteile/-Gruppen austauschen, oder elektrische Geräte bzw. die elektrische Ausrüstung von Baugruppen, über vorhandene Klemmen anschließen.

Konkret bedeutet das, das diese Tätigkeiten nur Ausführen darf, wer eine Weiterbildungsmaßnahme zur Elektrofachkraft für festgelegte Tätigkeiten-SHK erfolgreich bestand, oder wer seine 3,5 jährigen Ausbildung als Anlagenmechaniker-SHK  bestanden hat.

Zudem muss der Unternehmer seine Gesellen die mit Elektrotechnischen Arbeiten betraut werden, eine schriftliche Arbeitsanweisung erteilen. In dieser Arbeitsanweisung sind die Tätigkeiten aufzulisten welche ausgeführt werden dürfen.

Beispiel eines wiederkehrenden Arbeitauftrages für Herrn Müller, Carsten:

• Der oben genannte Mitarbeiter ist berechtigt Kesselanlagen an das vorhandene Elektroversorgungsnetz anzuschließen. 
• Pumpenanlagen zur Förderung verschiedener Medien … anzuschließen
• etc.

Der Unternehmer hat in jedem Fall zu Prüfen, ob seine Elektrofachkraft für festgelegte Tätigkeiten in der Ausbildung die erworbenen Fertigkeiten und Kenntnisse besitzt und praktisch anwenden kann.

Arbeiten an Elektrischen Anlagen dürfen nur mit entsprechendem Werkzeug ausgeführt werden. Die elektrische Sicherheit muss nach Abschluss der Arbeiten mit einem zugelassenen, VDE geprüften Gerät erfolgen. Die Prüfprotokolle sind unbedingt aufzubewahren. Es empfiehlt sich das ein Prüfprotokoll bei dem arbeitsausführendem Monteur verbleibt.

Ferner muss der Unternehmer dafür sorgen, dass seine Mitarbeiter durch Schulungen etc. mit den UVV vertraut sind und an Weiterbildungsmaßnahmen teilnehmen.

Habt ihr Fragen zur E-Fachkraft, dann klickt in das Kontaktfeld!