Megalink.ch Eco 2011

Pausenzeit ist Energiesparzeit | Trends im LED-Markt | Einmal Energie und zurückDas wachsende Geschäft mit der Sonne | Im perfekten Anströmwinkel

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Es ist kein Jahr vergangen und schon scheint es, als ob die meistendie Atomkatstrophe in Fukushima bereits verdrängt haben. Nach ei-ner kurzen Phase der Aktionitis herrscht wieder «Business as usal».Allerspätestens seitdem die Frankenstärke und die Probleme der Eu-rozone der Schweizer Industrie schlaflose Nächte bereiten, spielenEnergiesparen und das Senken der CO2-Emissionen nur noch eineNebenrolle.

Die Stromkosten von Erneuerbare Energien werden zudem als viel zuhoch und als für die Wirtschaft verheerend verteufelt. Doch wie teuerdie Kilowattstunde Öko- und Atomstrom im 2034 – das Jahr des ge-planten Atomausstiegs – sein wird, kann niemand genau vorhersagen.Sicher ist, dass Atomstrom teurer und alternative Energien günstigerwerden.

Nachhaltigkeit hat ihren Preis. Sie bietet aber auch viele Chancen, wiedas Beispiel des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Deutschland

aufzeigt. Die Förderung vonalternativen Energien hat tau-sende hochqualifizierter Jobsgeschaffen und Deutschlandin vielen Technologien zumMarktführer gemacht. Von Job-

killern und Innovationstötern also keine Spur! Die Geschichte hatschon oft gezeigt, dass grosse Herausforderungen die besten Innova-tionen hervorgebracht haben. Nur wer wagt, kann auch gewinnen.

Patrick Müller, [email protected]

Wer wagt, gewinnt

«Glaube denen, die die Wahrheitsuchen, und zweifle an denen, die siegefunden haben»

André Gide, 1869–1951Französischer Schriftsteller und Nobelpreisträger

2 Megalink Eco I N H A L T S VE R Z E I C H N I S

THEMEN

4 Im perfekten AnströmwinkelNeue Blattwinkelregelung für Windenergieanlagen

10 «Drei Faktoren sind erfolgsentscheidend»Interview mit Bruce Lynch von EBV

14 Pausenzeit ist EnergiesparzeitEnergiesparmöglichkeiten in der Produktion

16 Im Wasser liegt die KraftStrom aus Wasser hat noch viel Potenzial

18 Das wachsende Geschäft mit der SonneKosten von grossflächigen Solaranlagen senken

20 Einmal Energie und zurückAktive Energierückspeisung in der Automation

HIGHLIGHT

22 Ergonomie auf KnopfdruckRobuste Hubsäulen für optimale Arbeitsplatzhöhen

PRODUKTE

23 Kompakter EtherCat-fähiger Servoverstärker 23 Embedded-PCs der zweiten Generation 24 Impressum /Firmen in dieser Ausgabe

4 WindkraftIm perfekten Anströmwinkel. Die Blattwinkelregelung von Windenergie-analagen basiert auf PID-Reglern. Ihre Aus-legung ist häufig sehr zeitintensiv. Ein effizi-enteres Vorgehen verspricht der Einsatzvon nicht-linearen Fuzzy-Reglern, die durchAnpassung des Blattwinkels die aufgenom-mene Rotorleistung reduzieren helfen.

10 BauelementeErfolgsentscheidende Faktoren. EBV engagiertsich verstärkt im Segment der LED-Be-leuchtungen. Dazu hat der Distributor ein ei-genes Experten-Team formiert. Über Dos,Don’ts und matchentscheidende Aspektespricht Bruce Lynch, Vertical Segment Di-rector EBV, im Interview.

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Um auf diesem Feld zu bestehen, ist eineAbgrenzung von durchschnittlichen Distribu-toren zwingend. Das beinhaltet sowohl denKontakt zu LED- und IC-Herstellern als auchdie Unterstützung der Kunden bei der Ent-wicklung, indem ihnen das entsprechendeKnow-how zur Verfügung gestellt wird.Heute sind Lösungen und nicht nur einzelneBauelemente gefragt.

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14 AutomationPausenzeit ist Energiesparzeit. Die Pause ef-fektiv nutzen: diese Weisheit ist nicht neu.Wie dieser Leitsatz in der industriellen Auto-matisierung eingesetzt werden kann, prüfteine Studie mittels Einsatz des Profils fürEnergiemanagement Profienergy.

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4 Megalink Eco F A C H TE I L

Moderne Windenergieanlagen regeln dieaus dem Wind entnommene Leistung durchdie Änderung des Blattwinkels (Bild 1). DerWind erzeugt an den Rotorblättern eine Auf-triebskraft und versetzt den Rotor in Dreh-bewegung. Ab einer Windgeschwindigkeitvon circa 12 m/s wäre die dadurch vom Ro-tor aufgenommene Leistung jedoch grösserals die Nennleistung der Windenergieanla-gen und muss folglich begrenzt werden.Hierzu wird, durch Verstellen der Rotorblät-ter, der Anströmungswinkel des Windesverändert und so die aufgenommene Rotor-leistung verringert. Diese Drehzahlregelungüber den Blattwinkel wird Blattwinkelrege-lung genannt. Der hierbei wirksame Regel-kreis ist, vorrangig bedingt durch das aero-dynamische Verhalten der Rotorblätter,stark nicht-linear. Daher wird bei heutigenWindenergieanlagen der verwendete PID-Regler (siehe Kasten) durch Filter und wei-tere Zusatzfunktionen wie Gain-Scheduling(siehe Kasten) ergänzt.Die Vor-Auslegung der Reglerparametererfolgt im Rahmen der Lastenberechnungfür eine Windenergieanlage. Ein rechneri-sches Modell wird in Simulationsläufen ge-normten Windprofilen ausgesetzt. Bei derAuslegung des Reglers sind jedoch konkur-rierende Optimierungskriterien zu berück-sichtigen. Der Optimierungsprozess kannsich daher aufwändig und langwierig gestal-ten, da sich das Optimum erst durch meh-rere Iterationsschleifen herausarbeitenlässt. Bei diesem Optimum handelt es sichauch lediglich um einen bestmöglichen

Im perfekten AnströmwinkelDie Blattwinkelregelung von Windenergieanlagen basiert heute auf PID-Reglern. Auf-

grund des nicht-linearen Verhaltens der Anlagen ist die Auslegung dieser Regler häufig

sehr zeitintensiv. Ein effizienteres Vorgehen verspricht der Einsatz von nicht-linearen

Fuzzy-Reglern. Durch Drehen der Rotorblätter wird der Anströmwinkel des Windes so

verändert, dass die aufgenommene Leistung reduziert werden kann.

NEUARTIGE BLATTWINKELREGELUNG BEI MODERNEN WINDENERGIEANLAGEN

Bild 1: Moderne Windanlage regeln die aus dem Wind entnommene Leistung durch die Änderung des Blattwinkels

Der PID-Regler (Proportional, Intergral, Differenzial)gehört zu den Standardreglern und vereinigt die An-teile der anderen Regler: das P-, I- und D-Glied. Derproportionalwirkende Anteil multipliziert die Regel-abweichung mit seinem Verstärkungsfaktor und gibtdas Ergebnis unverzögert weiter. Der integralwir-kende Anteil summiert die Regelabweichung überder Zeit auf und multipliziert die Summe mit einemfestgelegten Faktor. Der D-Anteil bewertet die Än-derung einer Regelabweichung (er differenziert)und berechnet so deren Änderungsgeschwindig-keit. (Quelle: Wikipedia)

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Kompromiss. Zusätzlich zu dieser Vorausle-gung wird bei der Inbetriebnahme der Anla-ge im Feld in der Regel eine Nachoptimie-rung, der in der Simulation ermitteltenParameter, erforderlich. Diese kann sich alslangwierig erweisen, da die hierzu erforder-lichen Windgeschwindigkeiten nicht auf Ab-ruf verfügbar sind und zudem – standortab-hängig – nur zeitlich begrenzt auftreten.

Fuzzy-logisch. Im Gegensatz zu den heuteeingesetzten PID-Reglern sind Fuzzy-Regler(siehe Kasten) bereits nicht-lineare (Bild 2).Aus anderen Anwendungen mit ähnlichenRandbedingungen ist bekannt, dass beinicht-linearen Systemen der Einsatz vonFuzzy-Reglern zu besseren Regeleigen-schaften führt.Nachteil von Fuzzy-Reglern sind die schwie-rige Stabilitätsüberprüfung und das fehlen-de systematische Entwurfsverfahren.Zum Prüfen der Stabilität wird ein Modellbenötigt, welches zum Einstellen einesPID-Reglers verwendet werden kann. DerFuzzy-Regler benötigt nur ein unscharfesund kein detailliertes mathematisches Mo-dell. Bei Windenergieanlagen ist das Modellimmer nur eine Nachbildung, da die realen

Verhältnisse des Windes, die Verwirbelun-gen und die Aerodynamik immer nur nähe-rungsweise betrachtet werden können. Än-derungen der Luftdichte, der Rotorblättersowie Änderung der Trägheit im Antriebs-strang können bereits starke Änderungendes aerodynamischen Verhaltens des Ro-tors bewirken.PID-Regler basieren auf dem Modell der An-lage, an dem sich die Parameter orientieren.Sollte sich das Modell verändern, verringertsich automatisch die Regelgüte.Fuzzy-Regler hingegen basieren auf Regeln.Auch wenn sich das Modell stark verändernwürde, wäre der grundsätzliche Prozessnoch der gleiche und die Regeln immernoch voll gültig. Basierend darauf wird derStellwert berechnet. Dadurch sind Fuzzy-Regler wesentlich robuster gegenüber Än-derungen der Anlage, des Sollwerts oderStörungen. Ausserdem ist die Parametrie-rung wesentlich vereinfacht, denn es wirdkognitives und nicht mathematisches Wis-sen benötigt.

Regler schneller auslegen. Basierend auf die-sen Erfahrungen wurde von Beckhoff fürdie Automatisierungssoftware TwinCAT ein

Fuzzy-Regler entworfen, um den Blattwin-kel und somit die Rotordrehzahl von Wind-energieanlagen effektiver zu regeln. Da dasVerständnis für den Regler wesentlich ver-einfacht wird, kann die benötigte Zeit zurOptimierung deutlich verkürzt werden. Aus-serdem soll ein Regler ohne Änderung fürverschiedene Anlagen verwendbar sein, un-abhängig von Rotordurchmesser oder Turm-höhe. Da der Fuzzy-Regler ein Mehrgrös-senregler ist, kann damit wesentlichflexibler auf die verschiedenen Zustände re-agiert werden. Diese Vorteile werden je-doch nur dann relevant, wenn die Regelgü-te sowie der Energieertrag vergleichbar sindund die Anlagenlasten dadurch nicht erhöhtwerden. Könnten die Lasten wiederum ver-ringert werden, würde sich der Fuzzy-Reg-ler als wesentlich effizienter erweisen.

Wie der Blattwinkelregler aufgebaut wird. DerFuzzy-Blattwinkelregler überwacht die Rot-ordrehzahl und gibt eine Verstellrate vor. In-tern wird die Drehzahlabweichung zum Soll-wert und die Beschleunigung des Rotorsberechnet. Die beiden Eingänge werdenMengen, auch Fuzzifizierung genannt, zuge-teilt. Diese Zuordnung geschieht über Bän-der, die um den Wert gelegt werden.Insgesamt werden drei Bänder für den je-weiligen Eingang verwendet, dabei wirdzwischen negativer und positiver Abwei-chung unterschieden und ermittelt, ob derWert ausserhalb der definierten Bänderliegt (Bild 3). Für den Ausgang, die Verstell-rate, werden wiederum drei Bänder ange-legt, von langsamer bis zur maximalen Ver-

Fuzzy-Blattwinkel-Regelbasis

Fuzzy-Regelbasis

Fuzzy-Blattwinkelregler

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Drehzahl-abweichunge [1/min]

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Drehzahln [1/min]

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SolldrehzahlnSoll [1/min]

Blattwinkel-verstellratedß/dt [°/s]

Bild 2: Genereller Aufbau des Fuzzy-Blattwinkelreglers.

Bild 3: Die Definition der Drehzahlbänder.

Der Begriff Gain-Scheduling bezieht sich auf dieTatsachen, dass Reglereinstellungen in Abhängig-keit von den Prozessgrössen verstellt werden undsich die Verstellung im Wesentlichen auf den Ver-stärkungsfaktor bezieht. Es bildet den von nicht-li-nearen Systemen intuitiven Entwurf von Reglern oh-ne aufwändige Zustandstransformation ab. (Quelle:Wikipedia)

Gain-Scheduling

F A C H TE I L Megalink Eco 7

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stellrate, jeweils positiv und negativ. DieBreite dieser Bänder wird über Parameterfestgelegt. Daraus ergeben sich drei Para-meter für die Drehzahlabweichung, drei fürdie Beschleunigung und drei für die Verstell-rate.Auf Basis dieser Drehzahlbänder werdendie Regeln ausgewertet. Insgesamt wurden49 Regeln zu jedem möglichen Zustand an-gelegt. Diese Regeln werden auf Basis derZuordnung zu den jeweiligen Bändern derEingänge und dem verwendeten Ausgangdefiniert. Es wird eine Entscheidungslogikabgearbeitet. Eine Regel könnte beispiels-weise heissen: Wenn die Drehzahlabwei-chung im ersten positiven Band und die Be-schleunigung im zweiten negativen Bandist, setzt die Blattwinkelverstellrate auf dieerste negative Rate. Eine negative Blattwin-kelverstellrate würde bedeuten, das Rotor-blatt in den Wind zu drehen und den Leis-tungsbeiwert zu erhöhen. An dieser Regelkann die Flexibilität des Fuzzy-Reglers er-kannt werden. Ein P-Regler hätte bei positi-ver Drehzahlabweichung stur eine positiveVerstellrate ausgegeben. Da der Rotor je-doch bereits eine negative Beschleunigungaufweist, die Drehzahl sich also verringert,würde der Rotor weiter gebremst, sich indie Unterdrehzahl begeben und der Energie-ertrag würde sich verringern. Der Fuzzy-Regler geht jedoch auf die negative Be-schleunigung ein. Anstatt die Rotordrehzahlweiter zu verringern, versucht er gegen die

Beschleunigung zu wirken, um eine Unter-drehzahl zu vermeiden. Damit soll gezielterauf Nenndrehzahl geregelt und der Energie-ertrag erhöht werden.Durch die Auswertung aller Regeln, derenBedingungen erfüllt sind, werden gewichte-te Ausgänge ermittelt und die Blattwinkel-verstellraten berechnet. Dieser Vorgangnennt sich Defuzzifizierung. Um zu schnelleStellwertänderungen zu vermeiden, wirddie Blattwinkelverstellrate noch über einenFilter erster Ordnung geglättet.Die Eingangsmengen, Regeln und Aus-gangsmengen stellen gemeinsam die Wis-sensbasis des Reglers dar. Die Regeln sindfest implementiert und können nicht geän-dert werden, da diese für die Stabilität desReglers sorgen und das Expertenwissenüber den Prozess beinhalten. Die Eingangs-und Ausgangsmengen lassen sich über dieBänder ändern und, falls es nötig ist, an denverwendeten Rotor anpassen. Je kleiner dieDrehzahlbänder, desto stärker reagiert derRegler. Äquivalent verhält sich der Reglerfür die anderen Bänder. Damit ist die Wis-sensbasis sehr einfach gestaltet und nach-vollziehbar, auch für Nicht-Regelungstech-niker.

Verifizierung des Reglers in der Praxis. In Zu-sammenarbeit mit der Firma Windnovationaus Berlin wurde der von Beckhoff entwor-fene Fuzzy-Regler verifiziert. Anhand einesvorhandenen Anlagenmodells wurde in derKonstruktionssoftware Bladed von der Fir-ma GL Garrad Hassan der Fuzzy-Blattwin-kelregler mit einem konventionellen PD-Regler verglichen (Bild 4). Der Fuzzy-Reglerwurde in diese Lastenrechnung implemen-tiert und mit einem Standardregelsatz ver-wendet. Die Rotordrehzahl wurde stabil ge-regelt und der Parametersatz für diefolgenden Lastenrechnungen nicht mehrverändert.

Die 69 verwendeten Simulation-Lastfällewurden nach den Richtlinien zur Zertifizie-rung von Windenergieanlagen vom Germa-nischen Lloyd erzeugt und enthielten Wind-profile mit Windgeschwindigkeiten von 3bis 25 m/s nach der Windklasse IIA. DieseZeitreihen wurden jeweils für den konventi-onellen Regler und den Fuzzy-Regler simu-liert, die Regelgüte, Extremlasten sowie Be-triebsfestigkeitslasten ausgewertet unduntereinander verglichen.Der Vergleich zeigt: der Fuzzy-Regler er-bringt vergleichbare und teilweise sogarbessere Ergebnisse, obwohl keine Optimie-rung der Parameter stattgefunden hat. Auchversuchsweise Änderungen der Parameterstellen die Robustheit des Fuzzy-Reglersunter Beweis. Das Einstellen der Parameterwird aufgrund der verständlichen Wissens-basis vereinfacht und der Aufwand wesent-lich verringert. Weitere Optimierungen an-hand der jeweiligen Anlage würdensicherlich zu weiteren Verbesserungen füh-ren. Zusammenfassend kann gesagt wer-den, dass der Fuzzy-Regler selbst bei einerGrobauslegung der Parameter die Erwartun-gen erfüllt und sich für den Einsatz zur Blatt-winkelregelung als optimal erweist.Zukünftig müssen die Ergebnisse in weite-ren Lastenrechnungen verifiziert werdenund der Regler sich auf einer realen Anlagebewähren. Ausserdem gibt es noch Mög-lichkeiten, den Regler zu erweitern und zuoptimieren. Die Erweiterung durch Filterkönnte die Lasten weiter verringern. Durchdie Auswertung zusätzlicher Eingänge könn-te auf etwaige Umstände eingegangen undvorausschauend reagiert werden. Zusätzli-che Ausgänge können den Regler mit mehrFunktionen ausstatten und ihm ermögli-chen, weitgehend in den Prozess einzugrei-fen. Die Kombination mit einem neuronalenNetz, auch Neuro-Fuzzy-System genannt,würde ein automatisches Optimieren derParameter ermöglichen. ■

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Bild 4: Der Blattwinkelvom PD- und Fuzzy-Reglerim Vergleich.25

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Ein Fuzzy-Regler ist ein nicht-linearer Kennfeld-oder Zustandsregler ohne innere Dynamik. Er bietethohe Transparenz bei gleichzeitiger Flexibilität. Da-her eignet er sich sehr gut dafür, Anwenderwissenin einen Regler umzusetzen ohne dabei ein kompli-ziertes Systemmodell erstellen zu müssen. (Quelle:Wikipedia)

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egalink: Was sind Ihrer Meinungnach für einen Distributor die

erfolgsentscheidenden Faktoren auf dem Marktder LED-Beleuchtung?Bruce Lynch: Nach meiner Meinung ent-scheiden drei Faktoren über den Erfolg indiesem Feld: Zuallererst sind es die Perso-nen, dann die Linecard der Hersteller undschliesslich das, was wir «Ecosystem» nen-nen. Lassen Sie mich das ausführlichererläutern.Zu Punkt 1: Der Beleuchtungsmarkt ist völ-lig anders als die traditionellen Halbleiter-märkte. Man kann sich hier nicht auf dieAufrechterhaltung der Supply Chain be-

M schränken, sondern hier sind Experten ge-fragt. Daher hat EBV bereits vor vier Jahrendamit begonnen, ein Team aufzubauen, dassich ausschliesslich mit dem Thema Be-leuchtung befasst. Heute sind in EMEA ins-gesamt 16 Personen in dem Team, die Kun-den vor Ort unterstützen.Zweitens: Was die Lieferanten betrifft, sokann EBV auf langjährige Beziehungen zuden grossen LED-Lieferanten wie Osramund Avago zurück-blicken. Und es be-steht seit Kurzemeine enge Zusam-menarbeit mit denLED-Herstellern Everlight und Luminus. Da-rüber hinaus bestehen Beziehungen zu füh-renden Lieferanten von Optik-Produktenund Treiber ICs.Drittens hat EBV ein «Ecosystem» aufge-baut, über das die Kunden auf Dienstleis-tungen der sogenannte «Premium LightingPartner» zurückgreifen können. Diese kön-nen mit ihrem Know-how die Hersteller von

Beleuchtungen dabei unterstützen, ihreKonzepte und Designs schneller zur Markt-reife zu bringen.

Was hat EBV dazu veranlasst, diesendoch offenbar schwierigen Markt der LED-Beleuchtungen so offensiv anzugehen?Ich möchte das zunächst mit einigen Zahlenbelegen, die von einem unabhängigenMarktforschungsunternehmen veröffent-

licht wurden. In derUntersuchung ginges um den Marktder Hochleistungs-LEDs – High Bright-

ness oder einfach HB genannt. Danachwuchs das weltweite HB-LED-Marktvolu-men von 5,6 Mrd. Dollar in 2009 auf10,8 Mrd. Dollar in 2010. Das entspricht ei-ner Wachstumsrate von 93 Prozent und für2015 geht man davon aus, dass der gesamteMarkt die 18,9 Mrd. Dollar erreichen wird –das entspricht einer durchschnittlichen jähr-lichen Wachstumsrate von 11,8 Prozent.

«Drei Faktoren sind erfolgsentscheidend»EBV engagiert sich verstärkt im Segment der LED-Beleuchtungen. Der Distributor hat

angesichts des Marktvolumens und der erwarteten Wachstumsraten ein eigenes Exper-

ten-Team aufgebaut. Megalink sprach mit Bruce Lynch, Vertical Segment Director EBV,

über die Dos, Don’ts und matchentscheidenden Faktoren auf dem LED-Markt.

TRENDS IM LED-MARKT – INTERVIEW MIT BRUCE LYNCH, VERTICAL SEGMENT DIRECTOR EBV

INFOSEBV Elektronik

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«Für 2015 wird der LED-Marktauf 18,9 Mrd. Dollar geschätzt»

Die Tage der Glühbirne sind gezählt: LEDs sind auf der Überholspur.

FA C H TE I L Megalink Eco 11

Diese Wachstumsraten sind natürlich für uns derGrund, dass wir uns auf das High BrightnessLED-Segment fokussieren.

Wie ist denn derzeit Ihre Position in diesem Markt.EBV hat auf dem Markt der Optoelektronik bereitseinen hohen Marktanteil von über 32 Prozent?Ja, laut DMASS etwa 32 Prozent im Bereich deroptoelektronischen Bauelemente. Was die LEDsangeht, so stehen wir bei den Produkten der Klas-se «kleiner 0,5 Watt» ziemlich gut da. In der Klas-se «0,5 Watt und höher» sind wir noch nicht da,wo wir uns das wünschen. Daher legen wir unse-ren Fokus auch auf diesen im Allgemeinen mit«High Brightness-High Power» bezeichneten Be-reich, indem ja auch ein exponentielles Wachs-tum erwartet wird.

Wie unterscheidet sich denn EBV, zumindestwas die Aktivitäten im Bereich der LED-Beleuchtungangeht, von anderen Distributoren?Der grosse Unterschied ist, dass wir auf die be-sonderen Belange dieses Marktes eingehen. Ichglaube, entscheidend wird es sein, die Technolo-gie der LED-Beleuchtung den Kunden zu erklärenund nahezubringen. Daher arbeiten wir sehr engmit unseren Kunden zusammen. Die traditionellenHersteller von Beleuchtungseinrichtungen habenin der Regel ein Konzept, und wir beraten sie da-bei, wie sie dieses schnellstmöglich in ein markt-fähiges Produkt umsetzen können. Wichtig dabeiist, dass wir sozusagenden «single point of con-tact» bieten, also als zent-raler Ansprechpartner fun-gieren. Das heisst, dasswir einerseits den Kontaktzu den LED- und IC-Herstellern haben und ande-rerseits den Kunden bei der Entwicklung unter-stützen, indem wir ihm das entsprechendeKnow-how zur Verfügung stellen. Das ist der Un-terschied zur herkömmlichen Distribution: Wir fo-

kussieren uns nicht auf einzelne Design-Wins vonKomponenten, sondern wir versuchen, eine Lö-sung anzubieten.Dann schauen wir auf die Stückliste und wir ver-suchen, den EBV-Anteil auf dieser Stückliste zuvergrössern. Der Kunde hat bei der Zusammenar-beit mit uns den Vorteil, dass er mit seinem Pro-dukt schneller am Markt ist. Natürlich, unser Ta-gesgeschäft besteht, wenn sie so wollen, darin,unseren Kunden individuelle Lösungen für dieSupply Chain zu bieten. Und unsere Kunden müs-sen sich darauf verlassen können, dass wir sieauch dann beliefern können, wenn sie ihre Pro-duktion steigern.

Der Designer einer LED-Beleuchtung muss nicht nureine spezielle Stromversorgung bereitstellen, sondernvor allem die Wärme abführen, die seine neue Licht-quelle erzeugt. Auf welche Weise unterstützt EBV denLampenhersteller in diesen Fragen?Also, zunächst einmal muss ich ganz ehrlich sagen:Wir können nicht alles leisten. Aber das ist genauder Grund, warum wir unser «Ecosystem» mit aus-gezeichneten Partnern aufgebaut haben. Was etwadie Frage der Wärmeableitung betrifft, so arbeitenwir hier zum Beispiel mit dem schwedischen Unter-nehmen Aluwave zusammen, das eine sehr innova-tive und einzigartige Leiterplatte entwickelt hat. Die-se wird unter dem Namen «Alunat» vermarktet. Eshandelt sich um eine Mehrlagen-Leiterplatte auf Ke-ramikbasis, mit der sich elektronische Baugruppeneffizient gekühlt werden können.Generell nutzen wir auch das Know-how unsererPartner und verweisen unsere Kunden bei Bedarfauch an diese Unternehmen. In Deutschland bei-spielsweise arbeiten wir unter anderem mit derFirma Soluxion zusammen, die etwa einen Lam-penhersteller bei seiner Entwicklung eines Pro-duktes vom ersten Entwurf bis hin zur Fertigungs-reife unterstützen kann.

In der Beleuchtungstechnik galten die Glühlampen-fassung und später auch die der Leuchtstoffröhreals Musterbeispiel für die Standardisierung. KönnenSie sich vorstellen, dass EBV massgeblich an einerStandardisierungsinitiative für die LED-Beleuchtungenmitwirken könnte?Eine interessante Frage. Wir glauben allerdings,dass die Gründung eines solchen Konsortiumsnicht sonderlich wahrscheinlich ist. Was wir beiden Herstellern erkennen können ist, dass siesich von der Konkurrenz differenzieren wollen.Das sehen wir ja auch bei den Herstellern von

Komponenten. Sieschneiden die Dinge lie-ber auf spezifische An-wendungen zu, als dasssie sich um eine Standar-disierung bemühen. Da-

rüber sind wir in einer Branche tätig, in der dietechnische Entwicklung sehr schnell voranschrei-tet, so schnell, dass sich hier kaum Standards eta-blieren können. In der LED-Industrie etwa gibt eskaum Standards.

«Die technische Entwicklung schrei-tet so schnell voran, dass sich kaum

Standards etablieren können»

Bruce Lynch, Vertical Segment Director EBV: «Der Beleuchtungs-markt ist völlig anders als die traditionellen Halbleitermärkte.»

12 Megalink Eco FA C H TE I L

Welche technischen Hindernisse bestehennach Ihrer Meinung, die einem Durchbruchder LED-Beleuchtungen im Wege stehen?Wenn wir auf die bisherige Entwicklung derLEDs zurückblicken, dann stellen wir fest,dass es für die LED-Hersteller immer darum

ging, den Wirkungsgrad zu verbessern, alsodie «Lumen pro Watt» zu steigern. Dazumusste eine ganze Reihe technologischerSchwierigkeiten überwunden werden. Heu-te aber liefern uns die Hersteller LEDs mitHelligkeiten undWirkungsgraden,die das übertreffen,was man noch vorwenigen Jahren die«magische Grenze»nannte. Es gibt si-cher noch eine «magische Grenze» bei den«Lumen pro Dollar», aber es ist damit zurechnen, dass der Wirkungsgrad weiter ge-steigert werden kann, und das bei sinken-den Kosten.

Es gibt immer wieder Nachrichten, dass dieRohstoffe für die Herstellung bestimmterHalbleiter oder Geräte knapp werden könnten.Sehen Sie hier eine Gefahr und können dieDistributoren hier entgegenwirken?Diese Frage zu beantworten, ist Teil unse-rer Strategie. Wir sehen unsere Verantwor-tung bei der Etablierung einer Lieferkettedarin, uns um die Belange unserer Kundenund Lieferanten zu kümmern. Dazu müssen

wir auch die Ziele und Vorstellungen unse-rer Kunden kennen und den Herstellern dieentsprechenden Vorgaben übermitteln, so-dass diese ihre Fertigungskapazitäten soeinrichten können, dass mit dem Anlaufen

der Produktionbeim Kunden keineEngpässe auftreten.Wir sehen unsereRolle also zualler-erst in der Zusam-menarbeit mit unse-

ren Kunden, um zu verstehen, was sieentwickeln. Daraus leiten wir unsere «Fore-casts» ab, mit denen wir unsere Lieferantenauf dem Laufenden halten.Statt nur «Bestellen und Liefern» lautet un-ser Ansatz – so wie in allen Bereichen –, dieMarktentwicklungen zu beobachten und zuantizipieren sowie ausreichende Lagerbe-stände bereitzustellen. Damit können wirunsere Kunden nach unserem besten Ver-mögen unterstützen, indem wir die «Spit-zen und Täler» der Produktion ausgleichen.Das Wesentliche aber bleibt die Zusam-menarbeit mit unseren Kunden, sodass wirbereits beim Beginn einer neuen Entwick-lung involviert sind. ■

«Wir sehen unsere Verantwortungbei der Etablierung einer Lieferkettedarin, uns um die Belange unserer

Kunden und Lieferanten zu kümmern»

Ein starkes Partnernetz bietet Unterstützung vom 1. Entwurfbis zur Fertigungsreife.

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it dem Einsatz von geregelten Antrie-ben und sparsamen Motoren alleine

ist noch nicht energieeffizient produziert. InM diesem Zusammenhang stellt sich unwei-

gerlich die Frage, wie komplette Fertigungs-linien, Anlagen oder einzelne Teile davon inwenig produktiven Zeiten, wie zum BeispielPausen oder Wochenenden, Energie ein-sparen können.

Energiemanagement in wenig ertragsfähigenProduktionsphasen. Das Profil für Energiema-nagement Profienergy hat seinen Schwer-

punkt auf dem Optimieren nicht benötigterVerbraucherzeiten. Damit greift es ein unge-nutztes Sparpotenzial auf.Abhängig von der jeweiligen Anlagenumge-bung und der Gerätepause leiten sich unter-schiedliche Anforderungen ab. So hat jedePause ihr eigenes Charakteristikum: NachFrühstücks- und Mittagspausen soll die Ma-schine möglichst schnell wieder anlaufen,demgegenüber kann die Anlage bei Nacht

Pausenzeit ist EnergiesparzeitDie Pause effektiv nutzen: Diese Weisheit ist nicht neu. Doch wie kann dieser Leitsatz in

der industriellen Automatisierung umgesetzt werden? Mit dem Einsatz des Profils für

Energiemanagement Profienergy sind Einsparungen bis zu 30 Prozent möglich, wie eine

Studie der Profibus-Nutzerorganisation in den Daimler- und Volkswagenwerken belegte.

Die Daten schälen zudem Vorteile für Hersteller, OEMs und Anlagenbetreiber heraus.

WHITE PAPER-STUDIE «POTENZIALE VON PROFIENERGY» ZEIGT ENERGIESPARMÖGLICHKEITEN IN DER PRODUKTION AUF

In den VW-Werken wurde das Energie-Einsparungspotenzial von Profienergy untersucht. Insgesamt führte sein Einsatz zu einer Einsparung von 33 Prozent des Anlagen-Gesamtverbrauchs.

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oder dem Wochenende in einen intensive-ren Energiesparmodus versetzt werden.Mittels einheitlicher Steuerkommandoswerden Maschinen über Profinet in denEnergiesparzustand versetzt. Der Einsatzvon Profienergy verspricht Anlagenbetrei-bern Einsparungen in unproduktiven Pha-sen. Jedoch wurden diese bislang nie ge-

nau quantifiziert, ebenso die Produktions-stellen mit den grössten Sparpotenzialenwurden noch nicht aufgedeckt.

Studie quantifiziert Energieeinsparungen unddeckt Sparpotenzial auf. Zur Klärung dieserPunkte beauftragt hat die Profibus Nutzeror-ganisation e. V. (PNO) das Institut für Auto-mation & Industrial IT (AIT) der Fachhoch-schule Köln mit der Durchführung einerentsprechenden Studie (Link: siehe Kastenoder QR-Code). Die dazugehörigen Datenwurden in den Daimler- und Volkswagen-Werken gemessen.Das AIT ist ein von der PNO zertifiziertesProfinet Competence Center und richtetsein Forschungs- und Dienstleistungsange-bot an Hersteller und Anwender der Tech-nologien.Grundlage für die Aussagen zu Energiespar-potenzialen boten zweckmässige Messun-gen an verschiedenen Stellen der Energie-verteilung und in definierten Zeitabständenin Abhängigkeit des Anlagenzustands. So ka-

men neben der Messung von Leistung undNetzwerk-Kenngrössen, wie zum BeispielSpannung und Oberwellen, Netzanalysege-räte zum Einsatz, die die Werte simultan auf-zeichneten. Parallel dazu erfolgte die zeit-synchrone Erfassung der Anlagen- undBetriebszustände mittels SPS-Logdaten. DiePotenziale für die Energie- und damit Kos-teneinsparung liessen sich unter anderemanhand der Länge der Pausenzeiten oderauch des Energieverbrauches der jeweiligennicht abgeschalteten Verbraucher direkt er-mitteln.

Messergebnisse machen Energieeinsparungendeutlich. Gemäss den Studienergebnissenwerden in nutzbaren Stillstandzeiten durchProfienergy nahezu 70 Prozent der Energieeingespart. Insgesamt führte sein Einsatzzu einer Einsparung von 33 Prozent desAnlagen-Gesamtverbrauchs. Bei einerdurchschnittlichen Produktionslinie mit210 000 KWh pro Jahr wären Einsparungenim Bereich von 7000 Euros möglich.Zu den weiteren Zielmärkten zählen Pro-duktionslinien in der branchenübergreifen-den Fertigung, wie zum Beispiel der Logis-tik, in denen Hochleistungsmaschinen wieRoboter und laserbasierte Komponenteneingesetzt werden. Zusätzlich zu den of-fensichtlichen Kosteneinsparungen bietetProfienergy dem Anwender Wettbewerbs-vorteile wie eine höhere Lebensdauer derMaschinen aufgrundder verringerten Be-triebsdauer. Ausser-dem wird auch dieUmwelt dank der ver-besserten CO2-Bilanzgeschont. ■

Stillstand-Energieverbrauchund durchschnittlicher Energie-verbrauch im Verlgleich.


Das Herunterfahren von Anlagen lohnt sich bei Pausen von mehr als fünf Minuten Länge.


ür Surfer bieten Wellen den purenSpass. Um sie zu geniessen, reisen sie

bis nach Hawaii. Auch die Stromwirtschafthat immer mehr Interesse an Wellen undder Energie, die in den Meeresströmungensteckt.

Wellen sind nur zum Surfen viel zu schade. Un-ter anderem mit Seeschlangen (auf Grie-chisch Pelamis) wollen Elektritäswerke dieBewegungsenergie von Wellen in Stromumwandeln. Der erste Prototyp eines Pela-mis Kraftwerks wurde 2004 vor der schotti-schen Küste in Betrieb genommen. Die An-lage besteht aus einer 150 m langen und750 t schweren Röhre. Hydraulische Zylin-der zwischen den Schwimmkörpern neh-men die Wellenbewegungen auf und trei-ben einen Generator an (Bild 1).

Gezeitenströme treiben Turbinen an. Nicht nurin Hawaii, auch vor Europas Küsten türmensie sich kraftvolle Wellen auf. Etwa die «Se-vern Bore», die Flutwelle, die regelmässig

F mit bis zu 3 m Höhe in die Mündung desgrössten englischen Flusses rauscht. IhreKraft will die Energiewirtschaft künftig nut-zen. In der Severnmündung soll bis 2022ein Gezeitenkraftwerk mit einem 16 km lan-gen Damm entstehen, das etwa 5 Prozentdes Strombedarfs Grossbritanniens erzeu-gen könnte.Jedoch sind Gezeitenkraftwerke von solchriesigen Ausmassen umstritten, da sie dasökologisch wichtige Wattenmeer beeinflus-sen. Zudem ist die Finanzierung noch kei-neswegs gesichert. Immerhin stehen Inves-titionskosten in der Grössenordnung von20 Mrd. Euro zur Diskussion.An der Nordspitze Grossbritanniens wird aneiner möglichst effizienten Nutzung der Ge-zeitenkraft geforscht, die ohne Staumauernauskommt. Im Pentland Firth hat das Euro-pean Marine Energy Centre ein Testfeld ein-gerichtet. In dieser Meerenge zwischenSchottland und den Orkneyinseln führt al-lein der jeweils bei Ebbe und Flut auftreten-de Hauptstrom rund achtmal so viel Wasserwie der Amazonas. Die Atlantis RessourcesCorporation installierte dort in diesem Som-mer unter Wasser den Prototyp einer Gezei-tenturbine der MW-Klasse.

Wasser- statt Windkraft nutzen. Prinzipiellfunktioniert sie wie eine Windkraftturbine.Allerdings werden Ausrüstungselemente an

Land installiert, um aufwändige Wartungsar-beiten unter Wasser zu reduzieren. Hier halfdas Know-how der ABB Schweiz in Turgiweiter: Für den Prototypen der AtlantisRessources Corporation lieferte sie einenmodifizierten Frequenzumrichter vom TypPCS1000. Dieser Mittelspannungsumrichterwurde ursprünglich für Windkraftanlagenkonzipiert und nun umgerüstet, um Indukti-on und Widerstand zu bewältigen, die auf-grund des 2,5 km langen Verbindungskabelszum Generator in der Turbine auftreten. DieNutzung der Gezeitenenergie steht bei Pro-jekten in den Weltmeeren im Vordergrund.Strömungs-, Meereswärme- und Osmose-kraftwerke sind weitere Möglichkeiten, dieerst allmählich erforscht werden.

Stauseen werden zu Akkus für Sonnen- undWindkraft. Noch steckt die Nutzung derMeerwasserenergie in den Kinderschuhen.Laufwasser- und Speicherseekraftwerke be-währen sich hingegen seit Langem. Letzte-re werden immer wichtiger, sofern sie zuPumpspeichern ausgebaut werden. Mitüberschüssigem Strom aus zum Beispiel

Im Wasser liegt die KraftIm Wasser steckt unendlich viel Energie. Sie kann helfen, die wachsende Stromnachfra-

ge umweltschonend zu decken. Flüsse, Stauseen und die Ozeane bergen riesiges Po-

tenzial, um den steigenden Stromhunger zu stillen.

STROM AUS FLÜSSEN, STAUSEEN UND WELTMEEREN HAT VIEL POTENZIAL

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5 km vor der Nordküste Portugals produzieren mittlerweile drei Pelamis-Anlagen je 750 kW Energie aus Wellenkraft.

Mit Speicherseekraftwerken lassen sich Verbrauchsspitzen abdecken.


Wind- oder Sonnenenergie wird Wasser inden Stausee hochgepumpt um genau dannzur Stromproduktion eingesetzt werden,wenn sie bei Verbrauchsspitzen gebrauchtwird.Ein Beispiel dafür ist die Hauptstufe desSpeicherkraftwerks Kaprun in Österreichmit vier 220-MW-Turbinen. Hier moderni-sierte ABB Leittechnik und Turbinensyn-chronisation. Der Effekt war gross: «Wirkonnten die Zeit vom Anfahren eines Ma-schinensatzes bis zur Synchronisation andas Netz auf insgesamt drei Minuten redu-zieren», sagt Helmut Kleon, verantwortlichfür die elektrotechnische Installation imKraftwerk Kaprun. «Das sind immerhin ein-einhalb Minuten weniger als früher.»In der Schweiz spielt die Wasserkraft mit ei-nem Anteil von über 55 Prozent bei derStromproduktion die Hauptrolle. Rund 500Kraftwerke sind in Betrieb – und es wirdweiter investiert. Der Ausbau des Wasser-kraftwerks Linth-Limmern ist das derzeitgrösste Bauvorhaben im Schweizer Ener-giesektor. Die Anlage im Kanton Glarus wirdfür 2,1 Mrd. Franken bis 2015 zum Pump-speicherkraftwerk umgebaut, die Leistungs-kapazität auf 1460 MW mehr als verdrei-facht.«Die Rolle unserer Wasserkraftwerke im in-ternationalen Stromverbund gewinnt mitdem Ausbau der Windenergie in Europa anBedeutung», sagt Dr. Walter Hauenstein,Geschäftsleiter des Schweizerischen Was-serwirtschaftsverbands. Angesichts dieserEntwicklung machen ihm Klimawandel undGletscherschmelze zumindest wirtschaftlichnur beschränkt Sorgen. Zwar werdees langfristig vermutlich eher weniger

Niederschlag geben und die Stromprodukti-on der Schweizer Wasserkraftwerke dürfteum schätzungsweise 5 bis 10 % sinken.«Aber», so Hauenstein, «wir werden mehrNiederschläge im Winter haben, also zu ei-ner Zeit, in der es weniger Alternativenergiegibt und Strom aus Wasserkraft daher mehrwert ist.»

Weiterer Ausbau. Die Schweiz rüstet sich fürdie kommenden Aufgaben: Neben demAusbau von Linth-Limmern sind auch in Po-schiavo, im Grimselgebiet und im Unterwal-lis leistungsstarke Pumpspeicherkraftwerkein Planung oder bereits in der Umsetzungs-phase. Für die ABB war die Nutzung vonWasserenergie von Beginn an zentral.Charles Brown und Walter Boveri gründe-ten ihre Firma 1891 in Baden, weil sie hierihren ersten Grossauftrag erhielten und da-mit auch die zuverlässige Stromversorgungfür ihren Industriebetrieb sichern konnten:den Bau der Generatoren für das Limmat-kraftwerk Kappelerhof (Bild 2). Auch ASEAwählte wie BBC für den Stammsitz eineKleinstadt; in Västerås (Schweden) winkteder erste Auftrag für ein Wasserkraftwerk.Heute liegt der Schwerpunkt für ABB beider Integration und Optimierung der Anla-genautomatisierung und der elektrischenSysteme, also bei der gesamten elektro-technischen Ausrüstung für Wasserkraft-werke aller Grössenordnungen. Nebst derAusrüstung von Neuprojekten sind Service-leistungen und Modernisierungen wichtigeStandbeine im Bereich der Hydroenergiebei ABB. Der Ersatz der Druckluft-Genera-torschalter durch Schalter der neuesten Ge-neration bei den Bergeller Kraftwerken imvergangenen Jahr ist ein Beispiel dafür.Auch Aufträge für Hochspannungs-Gleich-strom-Übertragung (HGÜ) stehen oft in di-rektem Zusammenhang mit der Nutzungvon Wasserenergie: Die idealen Standortefür Staumauern liegen selten in unmittelba-rer Nähe zu den Verbrauchern; bisweilensind Hunderte Kilometer bis zu den industri-

ellen Zentren und bevölkerungsreichenGrossstädten zu überbrücken.

Neue Technologie rückt ins Zentrum. DieHGÜ-Technologie minimiert dabei die Über-tragungsverluste deutlich. So hat die ABBim Juli 2009 einen Auftrag über 540 Mio.US $ für die längste Gleichspannungsstrom-leitung der Welt in Brasilien erhalten, diezwei neue Wasserkraftwerke im Nordwes-ten des Landes über eine Entfernung von2500 km mit São Paulo verbinden wird(Bild 3). Bereits in Betrieb ist NorNed, das580 km lange HGÜ-Kabel durch die Nord-see, zwischen Norwegen und den Nieder-landen. Die Verbindung wurde mit der Tech-nologie von ABB realisiert. Seit 2008können die niederländischen Stromversor-ger damit auf norwegische Wasserkraftzurückgreifen, um Bedarfsspitzen abzude-cken – auch unter ökologischen Aspekteneine sinnvolle Alternative zum Einsatz fossi-ler Brennstoffe in Spitzenlastkraftwerkenund damit ein effizientes Mittel zur Verrin-gerung des CO2 -Ausstosses. ■

oberes Becken

unteres BeckenTransformator

Generator/Motor

Turbine Pumpe

So funktioniert ein Pumpspeicherkraftwerk: Bei Strombedarf liefert der Generator, von der Turbine angetrieben, elektri-schen Strom. Bei Überschuss treibt der Generator die Pumpe an, die das Wasser wieder in das Oberbecken pumpt.

n.

emäss Schätzungen wurden im Jahre2010 weltweit neue Solaranlagen mit

einer Leistung von etwa 15,8 Gigawatt(GW) errichtet. Im Vergleich zu 2009 ist diesein Wachstum von rund 118,7 Prozent. Zah-len, die die Bedeutung der erneuerbarenEnergien für die Stromversorgung der Zu-kunft demonstrieren. Aufgrund der steigen-den Kosten bei den fossilen Brennstoffenund des Drucks, den CO2-Ausstoss zu redu-zieren, wird für die kommenden Jahre miteinem starken Wachstum der Photovoltaik(PV) gerechnet.Energiebedarf und Umweltschutz entwi-ckeln sich dabei parallel. Will heissen: Län-

G

Das wachsende Geschäft mit der SonneDer Photovoltaikmarkt wächst seit Jahren weltweit. Auch für die kommenden Jahre ist

kein Ende in Sicht. Ein Problem, das häufig bei der Verkabelung von Grossanlagen, die

bis zu 100 000 m2 gross sein können, auftritt, sind Ringredundanzen. Mittels Einsatz

von einfach konfigurierbaren full managed Switches können diese ohne grossen Auf-

wand behoben werden.

UNMANAGED ETHERNET SWITCHES SENKEN KOSTEN VON GROSSFLÄCHIGEN SOLARANLAGEN

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Der Solon SE-Solarpark in Gila Bent, Arizona, erreicht mit einachsiger Nachführung eine Leistung von 18 MW.

RSTP Mit dem Rapid Spanning Tree-Protokoll wird eine schleifenfreie Netzwerktopologie aufgebaut. RSTPerkennt Topologieänderungen, rekonfiguriert das Netz und gibt Informationen über die Änderung an alle Swit-che im LAN weiter. RSTP vermeidet Verzögerungen durch Berechnung eines alternativen Root-Ports undschaltet unverzüglich auf diesen Port um, wenn der Root-Port nicht mehr zur Verfügung steht. Eine minimaleRekonfigurationszeit im Fehlerfall ist so garantiert.

IGMP Das Internet Group Management Protocol basiert auf dem Internet Protocol (IP) und ermöglicht IPv4-Multicasting (Gruppenkommunikation). IP-Multicasting ist die Verteilung von IP-Paketen unter einer IP-Ad-resse an mehrere Stationen gleichzeitig. IGMP bietet die Möglichkeit, dynamisch Gruppen zu verwalten. DieVerwaltung findet nicht in der Sende-Station statt, sondern in den Routern, an denen Empfänger einer Multi-cast-Gruppe direkt angeschlossen sind.

Priorisierung Durch die Priorisierung werden wichtige Datenpakete im Switch bevorzugt behandelt, sodassdie Verzögerung im Netzwerk möglichst gering ist und der Empfänger die Nachrichten unter Einhaltung einesZeitfensters erreichen.

IPv4 Internet Protocol Version 4, früher einfach IP, ist die vierte Version des Internet Protocols (IP). Es war dieerste Version des Internet Protocols, welche weltweit verbreitet und eingesetzt wurde, und bildet eine wichti-ge technische Grundlage des Internets. Es wurde in RFC 791 im Jahr 1981 definiert. IPv4 benutzt 32-Bit-Adres-sen, daher sind maximal 4 294 967 296 eindeutige Adressen möglich. IPv4-Adressen werden üblicherweisedezimal in vier Blöcken geschrieben, zum Beispiel 207.142.131.235. Je Block werden 8 Bit zusammengefasst;somit ergibt sich für jeden Block ein Wertebereich von 0 bis 255. Bei der Weiterentwicklung IPv6 werden128-Bit-Adressen verwendet.

SNMP Das Simple Network Management Protocol (einfaches Netzwerkverwaltungsprotokoll), ist ein Netz-werkprotokoll, um Netzwerkelemente (zum Beispiel Router, Server, Switches, Drucker oder Computer) voneiner zentralen Station aus überwachen und steuern zu können.

Glossar

Unmanaged Ethernet Switche mit einer einfach konfigu-rierbaren Ringredundanz senken die Kosten von Photovol-taik-Kraftwerken.

18 Megalink Eco FA C H TE I L

der mit einer rasch expandierenden Wirt-schaftsleistung und einem steigendenWohlstandsniveau haben einen enormenEnergiebedarf, der umweltschonend ge-deckt werden soll. So wächst der türkischeStrommarkt zurzeit mit rund 7 Prozent proJahr. Um unabhängig von Rohstoffimportenzu sein, kündigte die türkische Regierung2009 an, die erneuerbaren Energien stärkerzu fördern. Indien plant, bis zum Jahr 2022rund 20 Gigawatt Solarleistung zu installie-ren. In Südeuropa wird bis zum Jahr 2020eine Gesamtleistung von rund 38 Gigawattinstalliert sein.

Der Ausbau der Produktionskapazitäten wieauch die zunehmenden kostengünstigenAutomatisierungskomponenten sorgen da-für, dass Solarstrom immer günstiger wird.Allein in Deutschland sind die Kosten fürPhotovoltaik-Anlagen seit 2006 um rund45 Prozent gesunken.

Grossflächige Photovoltaikanlagen verkabeln.Mehrere Megawatt grosse Solarparks ha-ben einen Flächenbedarf zwischen 10000und 100000 m². Daher übersteigen die vonder Verkabelung zu überbrückenden Entfer-nungen die maximal zulässige Distanz von100 m bei Patchkabeln regelmässig. Ausdiesem Grund bietet die Vernetzung derSchaltschränke über optische EthernetPorts wesentliche Vorteile gegenüber RJ45-Patchkabeln.Die Harting Technologiegruppe hat in denletzten Jahren mit verschiedenen Photovol-taik-Herstellern Systemlösungen für die Ver-netzung und Verkabelung von grossflächi-

gen Solarstromanlagen erarbeitet. Im Solar-park in Gila Bent im US-Staat Arizona miteiner Leistung von 18 MW und einachsigerNachführung kommen zum Beispiel für dieVernetzung Ethernet Switche Con 3082-ADmit einem 100 Mbit/s Multimode Fibre Op-tic Ring (62,5 /125 μm) zum Einsatz. Einehohe permanente Leistung eines Kraft-werks kann nur durch intelligente unddurchdachte Konzepte in der Solarkraft-werkssteuerung und -überwachung ge-währleistet werden. Um unmittelbar aufFehler oder Störungen reagieren zu können,ist eine sichere Fehlerübermittlung notwen-dig. Bei der Verkabelung bietet sich deshalbeine einfache Ringtopologie an. So wurdeauch im Fall des Kraftwerks von Gila Bentsvorgegangen. Wird die grossflächige Anlagein kleine Segmente unterteilt, treten Fehleroder Störung nur lokal auf.

Ringredundanzen mittels full managed Swit-ches beseitigen. Ein Problem, das häufig beider Verkabelung von Grossanlagen auftritt,sind sogenannte Ringredundanzen. Bisherwurden hier full managed Switches mitFunktionen wie zum Beispiel RSTP (sieheKasten), IGMP oder Priorisierung einge-setzt. Im aktuellen Projekt setzte Hartingnun Con 3000 Ethernet Switches ein, un-managed Ethernet Switches mit einer ein-fach konfigurierbaren Ringredundanz. Beider Anwendung sind keine Kenntnisse vonmanaged Ethernet Switchen erforderlich.Unter anderem führt ihre Verwendung zu ei-ner Reduktion der Kosten in den Applikatio-nen um bis zu 30 Prozent. Ebenso wurdendie Kosten für Serviceschulung- und Inbe-triebnahme stark reduziert, da die Funktio-nen auf ein Minimum reduziert und für denAnwender übersichtlich in einem Auswahl-fenster dargestellt wurden. ■

Ein managed Switch bietet erweiterte Funktionen,die besonders für grössere Netzwerke sehr hilf-reich sind, beispielsweise lässt er sich als eigen-ständiges Gerät mit IP-Adresse im Netzwerk identi-fizieren und ansprechen, er unterstützt Multicast-Protokolle wie IGMP, Networkmanagement viaSNMP, erlaubt die Aufteilung in unabhängige Do-mänen mittels virtueller Teilnetze (VLANs), er liefertwertvolle Diagnose-Informationen und er kann(muss aber nicht) konfiguriert werden.Ein unmanaged Switch zählt zu den reinen Layer-2-Switches (entry level), er kostet wesentlich weni-ger, wird auch nicht konfiguriert (Vorteil beim Gerä-tetausch) und lässt sich im Netzwerk nicht alseigenständiges Gerät ansprechen.Häufig werden beide Arten von Switches kombi-niert: Auf der untersten Ebene, der Feld-Geräte-Ebene, findet man häufig unmanaged Switches. Da-bei wird in Kauf genommen, dass in dieser unteren(begrenzten) Domäne der I/O-Multicast-Traffic sichfortpflanzen kann. Auf der nächsthöheren Ebene istein managed Switch dafür verantwortlich, den Mul-ticast-Traffic abzufangen und die Multicast-Domä-nen einzugrenzen.

Managed oder unmanaged?


erstärktes umweltbewusstes undkaufmännisches Denken veranlassen

den Maschinen- und Anlagenbau, neue We-ge in der Antriebstechnik zu beschreiten.Arbeiten die Motoren und Antriebs-Steue-rungskomponenten in der Regel mit Wir-kungsgraden nahe 100 Prozent bei Nennlastbereits effizient, so lohnt sich ein Blick indie sekundären Bereiche – rund um den ei-gentlichen Antrieb.«Viele Einzelmassnahmen zusammen kön-nen in der Gesamtrechnung eine grössereSumme ergeben. Bei Verwendung der rich-tigen Komponenten sind bereits mit gerin-gem Aufwand rund um den Antrieb grosseEnergieeinsparungen möglich», erläutertAlois Holzleitner, Business Manager Motionbei B & R.

Die optimierte Antriebsauslegung reduziert denEnergieaufwand. Mit Hilfe des Tools Servo-soft der Firma ControlEng sorgt B & R fürdie gezielte Antriebsauslegung. Die zu

V

Einmal Energie und zurückNeben kaufmännischen Ansätzen fliesst auch umweltbewusstes Denken in den

Maschinen- und Anlagenbau mit ein. Daher werden zunehmend energiespezifische

Gesichtspunkte in die Antriebstechnik integriert. Mittels optimierter Antriebsauslegung

und Energierückführungen, die durch den Einsatz von Antriebssteuerungssystemen

erreicht werden, lassen sich Kosten und Energie sparen.

UMWELTBEWUSSTSEIN IM MASCHINEN- UND ANLAGEBAU DANK AKTIVER ENERGIERÜCKSPEISUNG

Bei komplexem Maschinen können mittels Zwischenkreiskopplung über den DC-Bus bis zu 30 Prozent der Bewegungsenergie eingespart werden.

Elektrische Antriebe in der Industrie verbrauchen viel Strom. Mit verschiedenen Techniken kann die Eneergieeffizienzmeistens deutlich gesteigert werden.

bewegenden Massen und die dafür benötig-ten Antriebe können damit aufeinander abge-stimmt werden, was den Energieaufwand er-heblich senkt.Bei komplexen Maschinen mit hintereinanderablaufenden Bewegungsvorgängen wird diekinetische Energie häufig in Bremswiderstän-den in Form von Wärme freigesetzt. MittelsZwischenkreiskopplung über den DC-Bus derAcoposmulti Servoantriebe können bis zu30 Prozent dieser Bewegungsenergie einge-spart werden. Dabei wird die Bremsenergieüber Pufferkondensatoren für Beschleuni-gungsvorgänge an anderer Stelle zur Verfü-gung gestellt. Dadurch profitiert der Anwen-der nicht nur von einer effizientenEnergienutzung, sondern auch von einemkühleren Schaltschrank, der die Abwärmewiederum aus den Widerständen reduziert.

Die Energie auf verschiedenen Ebenen aktivrückspeissen. Die Energiebilanz kann bei feh-lender Gleichzeitigkeit von Brems- und Be-schleunigungsvorgängen im Achsverbunddurch die aktive Rückspeisung ins Stromnetzverbessert werden. Während die gesamteBremsenergie einer sinnvollen Verwendungzugeführt wird, bleibt lediglich die Reibungals Verlust zurück. Mit Einsatz des Antriebs-steuerungssystems Acoposmulti sind kos-teneffiziente Rückspeisungen von bis zu80 Prozent der bisher in Widerständen ver-heizten Leistung möglich.

Unterstützt werdensämtliche Energiespar-massnahmen durch dieCold-Plate-Schalt-schrankmontage. Die-se bietet die Option diein den Servoverstär-kern selbst anfallendeVerlustwärme über ei-nen Flüssigkeitskreis-lauf und Wärmetau-scher dorthin zubefördern, wo sie be-nötigt wird. «Der ge-winnende Effekt derCold-Plate-Technik ent-steht im Entfall desKühlgerätes für denSchaltschrank. Auf die-se Weise können bis

zu 23 Prozent eingespart werden», weissAlois Holzleitner.Ein weiterer energietechnischer Effekt desEinsatzes der Acoposmulti Familie ist die Kor-rektur des Leistungsfaktors auf einen TotalPower Factor (TPF) von 1,0. Während her-kömmliche Umrichter mit kleinem TPF einedeutlich höhere Effektivstromaufnahme auf-weisen und es dadurch zu unnötigen Verlus-ten in den Zuleitungen und Transformatorenkommt, sorgt die aktive Leistungsversorgungdes Acoposmulti für effiziente Nutzung dereingesetzten Energie. «Dies spart bis zu50 Prozent der Infrastrukturkosten durch dieVerkleinerung der benötigten Leitungsquer-schnitte und Zuleitungskomponenten sowiedie Reduktion der Absicherung», erklärt derB&R Business Manager. ■

«B&R trägt der stetigenNachfrage nach Umwelt-

bewusstsein mit denMöglichkeiten der aktiven

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22 megalink 11.11 P R O D U K T M E L D U N G E N

urch ein speziell entwickeltes Füh-rungskonzept kann der RK Powerlift

von RK Rose + Krieger, einer Tochter-gesellschaft der schweizerischen PhoenixMecano AG, extrem hohe Biegekräfte undTorsionsmomente aufnehmen. Die grosseStabilität der Hubsäule wird durch die Kom-bination einer Schwalbenschwanzgleitfüh-rung in Verbindung mit einer Rollenführungerreicht. Der Aufbau garantiert auch im voll-ständig ausgefahrenen Zustand keinerleiStabilitätseinbussen. Bei einem Einbaumassvon 610 mm wird ein Gesamthub von490 mm realisiert. Das neue dreistufige Po-werlift Teleskop ist eingefahren 560 Milli-meter hoch und erreicht einen Hub von650 Millimetern.

Intelligentes Zubehör für effizientes Arbeiten.Als Zubehör ist eine stabile Schubladenhal-terung, passend für jeden Handschaltertypfür die Bedienung der Hubsäulen erhältlich.Die Schubladenhalterung lässt sich mittelsvier handelsüblicher Schrauben leicht amArbeitsplatz beispielsweise unter der Tisch-platte montieren. Der Handschalter wird indie Schublade eingeclipst und lässt sich beiNichtbenutzung unter der Tischplatte biszum Einrasten einschieben. Durch das Ein-rasten der Schublade wird ein versehentli-ches Herausziehen vermieden. Ebenfallsverschwinden so störende hervorstehendeKanten des Bedienelementes am Arbeits-platz, die leicht Unfälle verursachen könn-ten.Vier vertikale Befestigungsnuten am Aus-senprofil der Aluminiumhubsäule ermögli-chen die Aufnahme einer sogenanntenKlemmstange. Sie kann in die Befestigungs-nuten eingeschoben und mittels eines mit-gelieferten Gewindestiftes in gewünschter

D

Höhe positioniert werden. Die Klemmstan-ge ist mit vier Gewindebohrungen der Grös-se M5 versehen und dient der Aufnahmevon zusätzlichen Halteblechen, Kabelführun-gen, CPU-Halterungen und sonstigen Ver-kleidungen. Dieses und anderes Zubehörkann mit geringem Aufwand, ohne zeitauf-wändige zusätzliche Bohrungen im Aussen-profil vornehmen zu müssen, montiert wer-den. Bei der Ausführung des RK PowerliftesTechnic wurde mit einer zusätzlichen 30er-Nutgeometrie am Aussenprofil gewährleis-tet, dass sich Aluminiumprofile aus demHause RK Rose + Krieger mittels Nutenstei-nen in gewohnter Weise mit handelsübli-chem Werkzeug anbringen lassen.Sowohl an der Oberseite des Innenprofilsals auch an der Unterseite des Aussenpro-fils befinden sich jeweils vier Schraubkanälemit vorgeschnittenem Gewinde an vordefi-nierten Punkten zur Aufnahme von Befesti-gungsschrauben der Grösse M10 x 45. Hier-

durch wurde eine einfache Möglichkeit derMontage von Haltevorrichtungen, Werk-stoffträgerplatten und ähnlichen Befestigun-gen geschaffen. So lassen sich in Sekun-denschnelle Vorrichtungen mithilfe einesAkku- oder Druckluftschraubers montieren.

Mit einem Knopf bis zu 32 Hubsäulen bewegen.Die Steuerungsfamilie MultiControl ermög-licht die Ansteuerung von RK Hubsäulenund Elektrozylindern der Serie LZ. Die Ver-sionen Duo und Quadro lassen sich mittelsBus-System verketten. Hierdurch könnenbis zu 32 Antriebe synchronisiert werden.Die Trafosteuerung MultiControl Mono istfür den Einzel- oder Parallelbetrieb (keineSynchronisation) von bis zu zwei Hubsäulenoder Elektrozylindern ausgelegt.Die Synchronsteuerung MultiControl Duokann bis zu zwei Antriebe verfahren. Eineserienmässige Temperatur- und Einschalt-dauerüberwachung schützt das System vor

Ergonomie auf KnopfdruckArbeitsplätze in Bereichen der Förder- und Handhabungstechnik, Logistik oder Ver-

packungstechnik werden anspruchsvoller und verursachen zunehmend auch Rücken-

probleme durch falsche Körperhaltung. Mit den Hubsäulen von RK Rose + Krieger kann

die Höhe des Arbeitsplatzes individuell und optimal eingestellt werden.

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Mit einer Hubsäule kann der Arbeitsplatz für den Tampondruck per Knopfdruck von sitzender auf stehende Bedienhöheumgestellt werden.

P R O D U K T M E L D U N G E N 11.11 megalink 23

Überlastung. Die Synchronsteuerung Multi-Control Quadro kann bis zu vier Antriebeverfahren. Eine serienmässige (aktivierbare)Einschaltdauerüberwachung schützt dasSystem vor Überlastung. Die Anbindung derMultiControl Duo und Quadro an ein SPSoder einen PC ist möglich.Mit der Multicontrol Accu lassen sich dieHubsäulen auch netzunabhängig steuernund verfahren. Die MultiControl Accu ist inden Versionen Mono und Duo mit Memory-funktion und Synchronisation erhältlich.

Säulen per PC oder SPS fernsteuern. Das Hub-säulenprogramm unterstützt zahlreiche Ar-

beitsabläufe in Montage- und Fertigungs-prozessen. Um diese Abläufe weiter zu op-timieren und den Automatisierungsgrad zuerhöhen, wurde eine spezielle Datenschnitt-stelle entwickelt. Die Schnittstelle ermög-licht die Hubsäulenansteuerung von unter-schiedlichen Eingabegeräten. So kann etwaeine Hubsäule für den benutzerfreundlichenEinrichtbetrieb über einen Handschalter be-dient werden. Der weitere Fertigungsablaufwird dann über einen PC oder eine SPS ge-steuert.Mithilfe der PC-Software können alle Funk-tionen des Handschalters über die Daten-schnittstelle nachgestellt werden. Nachdem Programmstart erscheint auf dem Bild-schirm eine leicht verständliche Eingabe-maske, die mittels PC-Tastatur oder Mausbedient werden kann. Über die Pfeiltastenkann die Hubsäule stufenlos verfahren wer-den. Über eine Benutzerauswahl könnenfünf verschiedene Namen, mit wiederum je-weils fünf speicherbaren Memorypositionenabgerufen werden. ■

Dank verschiedener Varianten von Hubsäulen bietetPhoenix Mecano für jedes Problem die richtige Lösung.

Die Tastaturschublade passt für jeden Handschaltertyp.

Der neu entwickelte EtherCat-fähigeServoverstärker Gold-Whistle vonElmo Motion Control ist sehr leis-tungsstark und besonders kompakt.Bis zu 1,6 kW Ausgangsdauerleis-tung und 3,2 kW Spitzenleistungsind in einem sehr kleinen Paket vonnur 55 x 46 x 20 mm Grösse unterge-bracht. Der 55 g schwere Servover-stärker ist in den drei VersionenGold-Whistle (in Modulform integ-rierbar), Gold-DC-Whistle (mit Ge-häuse und Steckern) und Gold-DUO(zwei Servoverstärker in einem Ge-häuse mit Steckern) erhältlich. Der

Gold-Whistle verfügt über eine hoheBandbreite und unterstützt eine brei-te Vielfalt von Feedback-Systemen:Inkremental Encoder, Absolut Enco-der, Resolver, Sin/Cos Geber, digita-le und analoge Hall-Sensoren sowieTachometer und Potenziometer. Die-ser sehr leistungsfähige Verstärkerverfügt über mehrere Kommunikati-onsoptionen, unter anderem Ether-Cat, CAN-open, Ethernet, USB undRS-232. Elmo Motion Control istMitglied der EGT-Gruppe, was eineKompatibilität der EtherCat-fähigenGoldline-Geräte garantiert.

Kompakter EtherCat-fähiger Servoverstärker

Servotronic AG | 1228 Plan-les-Ouates | Tel. 022 794 93 26 [email protected] | www.servotronic.ch

Die Beckhoff Embedded-PCs der zweiten Genera-tion CX2030 und CX2040implementieren eine we-sentliche Eigenschaft derneuen CX-Steuerungen:Mehrkern-Prozessoren.Damit decken sie Leis-tungsbereiche ab, die bis-lang den Industrie-PCs vorbehaltenwaren. In den CX2000-Geräten kom-men Intel-Prozessoren der zweitenGeneration aus der 32-nm-Baureihe(«Sandy Bridge») zum Einsatz: Vomsingle core Celeron mit 1,4 Ghz (lüf-terlos) über den Core i7 mit 1,5 Ghzund 2 Cores bis zum Core i7 mit2,1 Ghz und 4 Kernen. Wie bei denEmbedded-PCs der ersten Genera-tion bestehen die neuen CX2000-Geräte aus einzelnen Komponen-ten, die der Anwender separatbestellen und im Feld durch einfa-ches Zusammenstecken montierenkann. Das CPU-Grundmodul derneuen CX-Baureihe hat stets einen

DVI-Port, vier USB- und zwei Ether-net-Ports. Ein ab Werk belegbarerinterner Slot kann als «Magic Inter-face» eine hohe Vielfalt an Schnitt-stellentypen optional ausführen:Hier sind sowohl Feldbusmaster-und -slaveausführungen, zum Bei-spiel für EtherCat (Slave), Profinet,Ethernet/IP, Profibus, CANopen,DeviceNet, als auch serielle Schnitt-stellen (RS232/RS422/RS485) mög-lich. Die Modularität der CX2000-Geräte beruht auf PCI-Express alsBussystem und bietet eine Band-breite von 5 GT/s pro PCIe-TX/RX-Kanal. Das ermöglicht den An-schluss vielfältiger Schnittstellen.

Embedded-PCs der zweiten Generation

Beckhoff Automation AG | 8200 Schaffhausen | Tel. 052 633 40 [email protected] | www.beckhoff.ch

24 Megalink Eco I M P R E S S U M / F I R M E N I N D I E S E R AU S G A B E

Megalink - Elektronik + AutomationISSN 1662-955818. Jahrgang «Megalink» 27. Jahrgang «EC Woche»32. Jahrgang «Precision» 50. Jahrgang «Elektroniker»www.megalink.chTotal verkaufte Auflage: 2310 Ex., Total Zielversand/Gratis: 5610 Ex.

KontaktAlle Mitarbeiter erreichen Sie unter [email protected]

HerausgeberinAZ Fachverlage AG, Neumattstrasse 1, 5001 AarauTel. +41 (0)58 200 56 50, Fax +41 (0)58 200 56 51

GeschäftsführerDietrich Berg

Leiterin ZeitschriftenRatna Irzan

RedaktionMegalink, Neumattstrasse 1, Postfach, CH-5001 AarauTel. +41 (0)58 200 56 42, Fax +41 (0)58 200 56 61Chefredaktor: Patrick Müller, Tel. +41 (0)58 200 56 59Redaktor: Daniel Wallimann, Tel. +41 (0)58 200 56 30

CopyrightMit der Annahme von Manuskripten durch die Redaktion und derAutor-Honorierung durch den Verlag erwirbt der Verlag dasCopyright und insbesondere alle Rechte zur Übersetzung und Veröf-fentlichung der entsprechenden Beiträge in anderen verlagseigenenZeitschriften sowie zur Herausgabe von Sonderdrucken. Für unver-langt eingesandte Text- und Bildunterlagen übernimmt die Redak-tion keine Gewähr. Produkte und Highlights sind kostenpflichtig.Nachdruck, auch auszugsweise, nicht gestattet.

Leiter WerbemarktJürg Rykart, Tel. +41 (0)58 200 56 04

AnzeigenThorsten Krüger, Tel. +41 (0)58 200 56 32Verena Müller, Tel. +41 (0)58 200 56 42Anzeigentarif unter www.megalink.ch

Leiter Lesermarkt/OnlineValentin Kälin

[email protected], Tel. +41 (0)58 200 55 64

PreiseAbonnementspreis Fr. 84.–,Ausland Fr. 85.– plus Postgebühren

Layout/ProduktionUrsula Urech, Gülsah Yüksel

DruckVogt-Schild Druck AG, 4552 Derendingen

Ein Produkt der

Verleger: Peter WannerCEO: Christoph Bauerwww.azmedien.ch

Namhafte Beteiligungen nach Art. 322 Abs. 2 StGB:Aargauer Zeitung AG, AZ Anzeiger AG, AZ Fachverlage AG, AZ Management Services AG, AZVerlagsservice AG, AZ Vertriebs AG, Basellandschaftliche Zeitung AG, Media Factory AG, Mit-telland Zeitungsdruck AG, Solothurner Zeitung AG , Tele M1 AG, TMT Productions AG, Radio32 AG, Vogt-Schild Druck AG, Vogt-Schild Vertriebs GmbH, Weiss Medien AG

Impressum ABB Schweiz AG 16

Astrel AG 12

B&R Industrie-Automation AG 20

Beckhoff Automation AG 4, 5, 23

Bosch Rexroth Schweiz AG 9

EBV Elektronik GmbH & Co. KG 1. US, 10

Finder (Schweiz) AG 2

FlowCAD Schweiz AG 19

Harting AG 18

LEMO VERKAUF AG 12

Linktronix AG 21

maxon motor ag 4.US

Messe Luzern AG 24

MSC-Gleichmann Schweiz AG 7

PHOENIX CONTACT AG 3

Phoenix Mecano Komponenten AG 22

Profibus Schweiz AG 3. US, 14

RS Components GmbH 13

Servotronic AG 11, 23

WAGO CONTACT SA 2. US

Firmen in dieser Ausgabe

kunststoffexpertenpark

schweissen

Der Expertenpark für den profunden Einblick in die Kunst-

stofffügetechnik. Die führenden internationalen Experten

treten erstmalig gemeinsam auf. Eine praxisnahe Präsen-

tation für alle wichtigen Bereichen wie Werkzeug- und

Maschinenbau, Forschung und Entwicklung sowie Schulung

und Prüfung erwartet Sie !

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maxon DC motor Präzis, effizient, zuverlässig.

maxon-Antriebe in Solarpanels.

Wenn es drauf ankommt.Auch in der Solarindustrie kommen unsere Antriebssysteme zum Einsatz. Die stecken z.B. in Photo-voltaikanlagen und sorgen dafür, dass Solarmodule stets im richtigen Winkel zur Sonne stehen.

Solarpanels, die sich automatisch zur Sonne ausrichten, produzieren gegenüber stati-schen Systemen bis zu 40% mehr Energie.maxon DC-Antriebe sind dafür verantwort-lich, dass sowohl bei eisiger Kälte als auch bei glühender Hitze die Panels stets ins rech-te Licht gerückt werden.

Das maxon-Produktprogramm ist modular aufgebaut und besteht aus: bürstenlosen sowie bürstenbehafteten DC-Motoren mit eisenloser maxon-Wicklung, Flachmoto-ren mit Eisenkern, Planeten-, Stirnrad- und Spezialgetrieben, Istwertgebern und Steuer-elektronik.

maxon motor ist der weltweit führende Anbieter von hochpräzisen Antrieben und Systemen bis 500 Watt. maxon motor steht für kundenspezifische Lösungen, höchste Qualität, Innovationskraft und ein weltweites Vertriebsnetz. Testen Sie uns:www.maxonmotor.com

Megalink.ch Eco 2011

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