Notstromaggregate sind Stromerzeugungsanlagen, die sich wahlweise mobil oder stationär einsetzen lassen. Die Stromerzeuger versorgen einzelne Verbraucher oder ganze Gebäude mit elektrischer Energie, wenn das öffentliche Netz einmal ausgefallen oder gar nicht vorhanden ist. Damit die Anlagen einwandfrei funktionieren und Störungen im laufenden Betrieb ausbleiben, ist bereits bei der Auslegung der Notstromaggregate einiges zu beachten. Deutsche-Thermo.de gibt einen Überblick und erklärt, wie Sie den passenden Stromerzeuger für Ihren Einsatzfall finden.
Die Themen im Überblick
Grundlagen für Auswahl und Auslegung der Stromaggregate
Ob Unabhängigkeit in abgelegenen Regionen oder Sicherheit im Falle eines Stromausfalls: Für die Auslegung von Notstromaggregaten gibt es zahlreiche Gründe. Ganz gleich, aus welchem sich Verbraucher für die Technik interessieren, müssen sie bei der Auswahl einige Punkte beachten. Besonders wichtig ist es dabei, die individuellen Anforderungen an Frequenz, Spannung und Leistung zu erfüllen. Die Geräte sollten nicht in Schieflast geraten und mit verfügbaren Brennstoffen zurechtkommen. Entscheidend sind darüber hinaus auch Anforderungen und Gegebenheiten am Aufstellort, wie die folgende Übersicht zeigt.
Die passende Frequenz für das heimische Stromnetz
Genau wie das Stromnetz liefern auch Aggregate hierzulande üblicherweise Strom mit einer Frequenz von 50 Hz. Geht es um die Auslegung von Notstromaggregaten für andere Regionen der Welt, können ebenso 60 Hz erforderlich sein. Das Gleiche gilt auch dann, wenn Geräte, die ursprünglich für andere Netze ausgelegt wurden, hier betrieben werden sollen. Welche Frequenz letztlich nötig ist, erkennen Interessenten am Typenschild oder im Datenblatt der Verbrauchsgeräte.
Spannung für die Auslegung vom Notstromaggregat
Auch die Spannung spielt eine große Rolle bei der Auslegung von Notstromaggregaten. Denn diese liefern hierzulande entweder 230 Volt, 400 Volt oder 230 und 400 Volt. Welche Technik zum Einsatz kommt, hängt dabei genau wie bei der Frequenz auch von den Verbrauchsgeräten ab. Hierbei gilt Folgendes:
- Gibt es nur 230 Volt Geräte, sollte auch der Generator nur 230 Volt liefern. Optimal sind 1-phasige Generatoren. Alternativ kommen auch 3-phasige Generatoren mit 1×1-phasiger Belegung infrage.
- Gibt es nur 400 Volt Geräte, sollte auch der Generator nur 400 Volt liefern. Das setzt einen 3-phasiges Aggregat voraus.
Mischinstallationen sind grundsätzlich kritisch zu betrachten, da es dabei zur Schieflast (ungleiche Lastverteilung an einzelnen Phasen) und zu Problemen mit der Spannungsregelung kommen kann. Der Fall ist das unter anderem bei der Auslegung von Notstromaggregaten mit 3 Phasen und folgender Spulenbelegung:
- 3-phasig 400 Volt und 1×1-phasig 230 Volt
- 2 x 1-phasig 230 Volt
- 3 x 1-phasig 230 Volt
Soll der Stromerzeuger 400 und 230 Volt Verbraucher versorgen, kommt es auf eine detaillierte Planung an, um Probleme durch Schieflast zu vermeiden.
Wichtig zu wissen:
Bei der Belegung einzelner Phasen am mehrphasigen Generator steht nicht die volle Leistung zur Verfügung. Das ist bei der Auslegung der Notstromaggregate mit 3 Phasen zu beachten, wenn Verbraucher mit 230 Volt zu versorgen sind.
Sauberer Strom mit der richtigen Spannungsregelung
Abhängig von den anzuschließenden Verbrauchern spielt auch die Spannungsregelung eine mehr oder weniger große Rolle. Wichtig ist diese beispielsweise bei Computern, Steuerungen und anderen sensiblen Elektronikbauteilen, die sauberen Strom benötigen. Diese setzen eine zuverlässige Spannungsregelung (AVR oder Inverter) voraus, während elektrische Werkzeuge diesbezüglich eher anspruchslos sind.
Für ein Notstromaggregat die Leistung berechnen
Ein besonders wichtiger Punkt, wenn es um die Auslegung vom Notstromaggregat geht, ist die Leistung. Diese muss ausreichen, um alle Geräte zu jeder Zeit mit Strom zu versorgen. Besondere Beachtung sollten Interessenten dabei nicht nur dem Nennstrom schenken, sondern auch dem Leistungsfaktor (cos φ) sowie den Anfahrströmen. Beides führt dazu, dass zeitweise ein deutlich höherer Strom fließt, als auf den Typenschildern der Verbrauchsgeräte abzulesen.
Wichtig zu wissen:
Wer bei der Auslegung vom Notstromaggregat nur auf das Typenschild der Verbrauchsgeräte achtet, riskiert die Überlastung des Stromerzeugers. Das kann zu irreparablen Schäden führen.
Leistungsfaktor cos φ bei der Auslegung beachten
Einige elektrische Verbraucher, darunter Elektromotoren, benötigen tatsächlich eine höhere Leistung als auf dem Typenschild angegeben. Gemeint ist die Scheinleistung, die sich aus Wirk- und Blindleistung zusammensetzt. Während erstere für den Betrieb der Geräte nötig ist, dient letzte unter anderem dem Aufbau von Magnetfeldern. Der Leistungsfaktor cos φ ermöglicht es, die für die Auslegung des Notstromaggregats nötige Scheinleistung zu berechnen, um Probleme und Schäden im laufenden Betrieb zu verhindern.
Anfahrströme erfordern zeitweise höhere Leistung
Eine höhere Leistung ist unter anderem auch dann nötig, wenn Verbraucher hohe Anlaufströme voraussetzen. Diese dienen bei Motoren beispielsweise dazu, die rotierenden Teil aus dem Stand auf die Nenndrehzahl zu bringen. Da der zusätzliche Energiebedarf in der Regel nur kurzzeitig auftritt, sprechen Experten vom Anfahr- oder Anlaufstrom. Wer ein Notstromaggregat berechnen und den Anlaufstrom berücksichtigen möchte, findet Angaben dazu in den Produktunterlagen der elektrischen Verbraucher.
Die Belastung der Notstromaggregate berechnen
Bei 3-phasigen Generatoren sind die Spulen unterschiedlich belegt. Wie im Abschnitt Spannung zu lesen, gibt es dabei unter anderem folgende Möglichkeiten:
- 3-phasig 400 Volt
- 3-phasig 400 Volt und 1×1-phasig 230 Volt
- 2 x 1-phasig 230 Volt
- 3 x 1-phasig 230 Volt
Sind mehrere Spulen für die Versorgung unterschiedlicher Verbraucher verantwortlich (Bsp.: 3x 1-phasig 230 Volt), sollten die Lasten in etwa gleich groß verteilt sein. Andernfalls kommt es zu Problemen bei der Spannungsregelung, die zu Schäden an einzelnen Verbrauchern führen können.
Wichtig zu wissen:
Zu beachten sind hierbei unbedingt die Anfahrströme. Diese sind deutlich höher als im Normalbetrieb und führen daher zeitweise zu einer ungleichen Lastverteilung, die Spannungsschwankungen hervorrufen kann.
Betriebsdauer und Einsatzzeiten der Stromerzeuger
Wichtig für die Auswahl und Auslegung der Notstromaggregate ist es auch, zu wissen, wie lange ein Stromerzeuger in Betrieb bleiben soll.
Stationärer oder mobiler Betrieb der Generatoren
Während mobile Generatoren für den flexiblen Anschluss (Klemmschiene oder Steckdose) geeignet sind, ist bei stationär betriebenen Geräten die Einspeisung in das Hausnetz zu empfehlen. Ist Letzteres der Fall, sind besondere Anforderungen an die Installation zu erfüllen. So kommt es unter Umständen auf eine fachgerechte Erdung, eine Einspeisesteckdose und einen Netztrennschalter an.
Notstromaggregate manuell oder elektrisch starten
Die Einbindung ins Hausnetz wirkt sich unter Umständen auch auf den Starter aus. Dieser kann dabei entweder automatisch, manuell per Knopfdruck oder manuell per Seilzug funktionieren. Bei einer Netzersatzanlage ist zum Beispiel ersteres nötig, damit der Generator im Falle eines Stromausfalls von allein seinen Betrieb aufnimmt. Geht es hingegen um den mobilen Einsatz, sind Seilzüge von Vorteil. Diese bieten zwar weniger Komfort, kommen dafür aber ohne Starterbatterie aus.
Auch die Bedingungen am Einsatzort sind wichtig
Letztlich wirkt sich auch der Aufstellort auf Auswahl und Auslegung der Notstromaggregate aus. Wichtig sind dabei Faktoren wie Feuchtigkeit, Temperatur oder Staub-/Schmutzbelastung. In vielen Gebieten spielt darüber hinaus auch die Lärmemission eine wichtige Rolle. So kommt es zum Beispiel in Wohngebieten auf einen flüsterleisen Betrieb an, der sich mit dem richtigen Schallschutz am Stromerzeuger realisieren lässt.
Anforderungskatalog für die Auslegung von Notstromaggregaten
Die Übersicht zeigt, worauf bei der Auslegung von Notstromaggregaten zu achten ist und hilft, eigene Schwerpunkte festzulegen. So macht es einen Unterschied, ob die Anlagen auf staubigen Baustellen oder in geschützten Wohnanlagen zum Einsatz kommen.
Unser Tipp:
Gehen Sie jeden Punkt intensiv durch und machen sich Notizen zu Ihren Anforderungen. Auf diese Weise entsteht ein Anforderungskatalog, der Anbietern und Planern dabei hilft, den richtigen Stromerzeuger zu finden.
Verbraucher zur Auslegung der Notstromaggregate definieren
Steht fest, welche Anforderungen das Notstromaggregat erfüllen muss, geht es bei der Auslegung um die nötige Leistung. Diese hängt grundsätzlich davon ab, welche Verbraucher zur gleichen Zeit anlaufen und mit Strom zu versorgen sind.
Alle Verbraucher an einer Phase oder mehrere Phasen belegen
Aus der Übersicht geht hervor, dass Interessenten bei der Auslegung von Notstromaggregaten zunächst auf die zu versorgenden Geräte achten sollten. Handelt es sich dabei ausschließlich um 230 Volt Verbraucher, empfiehlt sich die Installation eines einphasigen Generators. Alternativ ist es möglich, einen dreiphasigen Stromerzeuger auszuwählen, dessen Phasen je einzeln belegt sind. Während Ersteres dazu führen kann, dass eine hohe Überdimensionierung nötig ist, besteht im letztgenannten Fall die Gefahr von großen Schieflasten und daraus resultierenden Über- sowie Unterspannungen.
Unser Tipp:
Überlegen Sie ganz genau, welche Verbraucher mit Strom zu versorgen sind und wann diese anlaufen. Das hilft bei der Auslegung der Notstromaggregate, beugt Störungen oder Schäden vor und spart letztlich auch bares Geld, wenn die Leistung kleiner ausfallen kann.
Gleichzeitigkeitsfaktor bei der Auslegung vom Notstromaggregat
Eine wichtige Größe bei der Berechnung von Stromerzeugern ist der Gleichzeitigkeitsfaktor. Dieser beschreibt, wie viele Geräte zeitgleich in Betrieb gehen und laufen. Steht fest, dass immer nur wenige Verbraucher zur gleichen Zeit Strom benötigen, lässt sich ein geringerer Gleichzeitigkeitsfaktor ansetzen. Die benötigte Notstromaggregate-Leistung sinkt und mit dieser auch die Anschaffungskosten. Besteht Unklarheit, ist ein höherer Gleichzeitigkeitsfaktor zu empfehlen. Die Aggregate sind dann zwar überdimensioniert und teurer in der Anschaffung, dafür aber für alle Eventualitäten gerüstet.
Verbrauchsgeräte und ihre Anschlussdaten zusammenstellen
Im Zuge der Auslegung vom Notstromaggregat geht es nun darum, alle Verbraucher zu definieren. Interessenten erstellen dazu am besten eine Tabelle, die neben der Gerätebezeichnung die Anschlussleistung, den Leistungsfaktor (cosφ), den Anlaufstrom (oder Korrekturfaktor) sowie Informationen zur Nutzungszeit enthält. Hier ein Beispiel:
| Gerätebezeichnung | Leistung | Spannung | Leistungsfaktor (cosφ) | Anlaufstrom | Nutzungszeit |
|---|---|---|---|---|---|
| Glühbirne | 100 Watt | 230 Volt | – | – | 18:00 bis 22:00 Uhr |
| Waschmaschine | 3.000 Watt | 230 Volt | 0,3 | 3,5 | 10:00 bis 12:00 |
Die zusammengestellten Informationen helfen im nächsten Schritt dabei, das Notstromaggregat berechnen zu können.
Unser Tipp:
Ein detailliertes Lastprofil ermöglicht es, die Leistung der Notstromaggregate passgenau berechnen zu können. Es kommen kleinere Geräte infrage und Interessenten sparen bares Geld bei der Anschaffung.
Notstromaggregat berechnen: Die richtige Leistung ermitteln
Mit Informationen zu den einzelnen Verbrauchsgeräten können Interessenten ein Notstromaggregat berechnen. Welche Leistung das Gerät bringen muss, hängt dabei davon ab, ob es ohmsche oder induktive Verbraucher mit Energie versorgt. Die folgenden Abschnitte erklären, was dabei jeweils zu beachten ist.
Stromerzeuger: Die Leistung bei ohmschen Verbrauchern berechnen
Geht es um die Versorgung von ohmschen Verbrauchern, ist die Auslegung der Notstromaggregate besonders einfach zu bewerkstelligen. Denn dabei handelt es sich um Geräte, die „nur“ den angegebenen Nennstrom beziehen. Beispiele dafür sind Glühbirnen, Heizelemente oder auch Backöfen, die mit ihrer Nennlast in die Berechnung der Notstromaggregate-Leistung eingehen.
Ein Beispiel:
Sollen 5 Glühbirnen (50 Watt) und ein elektrischer Heizstab (2.000 Watt) zur gleichen Zeit versorgt werden, sind die Leistungsdaten dieser Verbraucher einfach zu addieren. Die Leistung muss demnach 2.250 Watt betragen (5 x 50 W + 2.000 W).
Günstig ist es außerdem, einen Sicherheitsfaktor einzukalkulieren. Dieser liegt bei etwa 25 Prozent (Ergebnis mal 1,25) und verhindert Probleme sowie Schäden infolge einer dauerhaft zu hohen Belastung.
In diesem Beispiel sollte man daher sicherheitshalber mit ca. 2800 Watt planen (2.250 W x 1,25 = 2812,5 W)
Auslegung Notstromaggregat: Berechnung bei induktiven Verbrauchern
Induktive Verbraucher wie Elektromotoren benötigen vor allem beim Anfahren ein Vielfaches der auf dem Typenschild angegebenen Leistung. Geht es um die Auslegung vom Notstromaggregat für Bohrmaschinen, Waschmaschinen, Kühlschränke oder andere Geräte mit elektrischen Antrieben, ist das unbedingt zu berücksichtigen. Die folgende Tabelle zeigt Schritt für Schritt, wie das funktioniert.
| Auslegung: Notstromaggregat für induktive Verbraucher | Beschreibung der einzelnen Schritte |
|---|---|
| Nennstrom berechnen | Der Nennstrom hängt von der Leistung, dem Leistungsfaktor cos φ sowie dem Verkettungsfaktor (√3) mehrphasiger Stromerzeuger ab. Während die Leistung auf dem Typenschild ablesbar ist, liegt der cos φ bei Elektromotoren in der Regel bei 0,8. Entsprechende Angaben finden sich oft auch in den Produktunterlagen. Wichtig: Ist die Nennleistung in Kilowatt (kW) angegeben, muss die Zahl mit 1000 multipliziert werden, um die Leistung in Watt (W) zu erhalten.
Die Berechnung des Nennstroms: Nennstrom = (Nennleistung) / (Spannung x √3 x cos φ) [in Ampere] Ein Beispiel für eine Nennleistung von 20 kW (20.000 W) bei einer Spannung von 400 Volt und einem cos φ von 0,8 ergibt einen Nennstrom vom 36 A. |
| Anlaufstrom berechnen | Auf Basis des Nennstroms ist es nun möglich, den Anlaufstrom zu berechnen, den das Notstromaggregat zur Verfügung stellen muss. Möglich ist das mit einem Korrekturfaktor. Sind in den Produktunterlagen keine entsprechenden Informationen zu finden, lässt sich hier ein Wert von 8 ansetzen.
Die Berechnung des Anlaufstroms: Anlaufstrom = Nennstrom x Korrekturfaktor [in Ampere] Ein Beispiel für einen Nennstrom von 36 Ampere und einen Korrekturfaktor von 8 ergibt einen Anlaufstrom von 288 Ampere. |
| Notstromaggregat Leistung berechnen | Im nächsten Schritt ist es möglich, die Leistung des Notstromaggregats zu berechnen. Dabei ist zu beachten, dass der Leistungsfaktor cosφ beim Anlaufen auf 0,3 bis 0,4 abrutscht.
Die Berechnung der Anlaufleistung: Leistung = (Spannung x Anlaufstrom x √3 x cos φ) / 1.000 Bei einer Spannung von 400 Volt, einem Anlaufstrom von 288 Ampere und einem cos φ von 0,4 ergibt sich eine erforderliche Leistung von 80 kW. Bei diesem Ergebnis handelt es sich um die Wirkleistung. Da bei der Auslegung des Notstromaggregats die höhere Scheinleistung entscheidend ist, muss diese zusätzlich berechnet werden. Die Berechnung der Scheinleistung: Scheinleistung = Leistung / cos φ Bei einer Leistung von 80 kW und einem cos φ von 0,8 ergibt sich eine Scheinleistung von 100 kVA. Diese Leistung muss ein Stromerzeuger bereithalten, um einen induktiven Verbraucher mit einer Nennleistung von 20 kW versorgen zu können. |
In der Praxis lässt sich die benötigte Leistung zum Beispiel mit der Stern-Dreieck-Anfahrschaltung oder einem Softstart-Programm reduzieren. Beides mindert den Anlaufstrom und ermöglicht es, bei der Auslegung von Notstromaggregaten auf kleinere und günstigere Geräte zurückzugreifen.
Notstromaggregat Auslegung Faustformel
Überschlägig lässt sich die Berechnung mit einem Faktor von 3 bis 4 durchführen. Multiplizieren Sie die Nennleistung damit und dividieren das Ergebnis anschließend durch den cos φ erhalten sie schnell ein Ergebnis für die vorläufige Auslegung vom Notstromaggregat.
(Nennleistung x (3 – 4)) / cos φ = vorläufige Auslegung
20.000 W x 4 / 0,8 = 100.000 W
Addition und Gleichzeitigkeitsfaktor ergeben gesamt benötigte Leistung
Wie hoch bei einem Notstromaggregat die Leistung letztlich sein muss, hängt davon ab, wie viele Geräte zur gleichen Zeit in Betrieb gehen bzw. in Betrieb sind. Entscheidend ist dabei der oben beschriebene Gleichzeitigkeitsfaktor. Sehr genaue Ergebnisse erhalten Interessenten, wenn ein Lastprofil vorhanden ist. Aus diesem geht hervor, wann und wie lange welche Geräte in etwa in Betrieb sind. Interessenten können die maximal nötige Leistung ermitteln und das Aggregat passgenau auslegen. Der Vorteil: Die Geräte sind weder unter- noch überdimensioniert. Sie laufen in allen Betriebsbereichen zuverlässig und kosten nicht mehr als nötig.
Unser Tipp:
Um bei der Auslegung von Notstromaggregaten keine Fehler zu machen, empfehlen wir die Unterstützung von Planern und Fachhandwerkern. Diese helfen dabei, alle Eventualitäten zu berücksichtigen und die Geräte optimal auf die Wünsche Ihrer Kunden abzustimmen.
FAQ: Häufig gestellte Fragen zur Stromerzeuger Auslegung
Was ist bei der Auslegung von Notstromaggregaten für Motoren zu beachten?
Um in Gang zu kommen, müssen Motoren zunächst ihr Trägheitsmoment überwinden. Das erfordert kurzzeitig eine höhere Leistung, wodurch auch der Anlaufstrom höher ausfällt. Bei der Berechnung von Stromerzeugern ist das zu beachten, um eine Überlastung und damit verbundene Schäden zu verhindern.
Was sagt der Leistungsfaktor cos φ aus und warum ist er zu berücksichtigen?
Einige Geräte, darunter auch Motoren, benötigen zusätzliche Energie, um Magnetfelder aufzubauen und aufrechtzuerhalten. Neben der eigentlichen Wirkleistung fällt dabei die sogenannte Blindleistung an. Auch wenn Letztere selbst nicht verbraucht wird, muss das Aggregat diese bereithalten. Es ist für die Scheinleistung (Summe aus Wirk- und Blindleistung) auszulegen, die sich mit dem Leistungsfaktor cos φ und der Wirkleistung berechnen lässt (S = P / cos φ)
Was ist besser: Ein einphasiges oder ein dreiphasiges Stromaggregat?
Das hängt davon ab, welche Geräte mit Energie zu versorgen sind. Gibt es nur einphasige Verbraucher (230 Volt), ist meist ein einphasiger Generator zu empfehlen. Gibt es nur dreiphasige Verbraucher (400 Volt), kommt ein dreiphasiger Generator zum Einsatz. Bei Mischinstallationen sind entweder zwei Geräte oder Geräte mit 1×3-phasiger und mindestens 1×1-phasiger Belegung zu wählen. Hierbei sind allerdings zwei Punkte zu beachten: Kommt es zu unterschiedlich starken Belastungen (Schieflast) kann das Spannungsschwankungen hervorrufen. Zudem erhalten Verbraucher, die einphasig an einem dreiphasigen Generator angeschlossen sind, nicht die volle Nennleistung.
Kann ich jeden Generator für jedes elektrische Gerät verwenden?
Nein. Entscheidend ist in vielen Fällen die Qualität der Spannungsregelung. Während Motoren in Baumaschinen und ähnlichen Geräte weniger anspruchsvoll sind, nehmen Computer, Steuerungen und andere Elektronikbauteile schnell Schaden, wenn es zu größeren Spannungsschwankungen kommt. Diese benötigen daher eine zuverlässige Spannungsregelung (Bsp.: AVR oder Inverter).
Kann ich Stromerzeuger einfach an die Hausanlage anschließen?
Nein, denn einige Verbraucher setzten eine hochwertige Spannungsregelung voraus und funktionieren teilweise nur mit einem Inverter-Stromerzeuger. Wichtig ist zudem eine fachgerechte Erdung sowie die Installation über eine Einspeisesteckdose und einen Netztrennschalter.
Wie kann ich die Leistung eines Notstromaggregats berechnen?
Das hängt vom Verbraucher ab. Bei ohmschen Verbrauchern wie Glühbirnen und Heizelementen lassen sich die angegebenen Nennleistungswerte der zu versorgenden Geräte einfach addieren. Bei induktiven Verbrauchern, zu denen auch Motoren gehören, ist das etwas komplizierter. Hier ist auch der Leistungsfaktor cos φ sowie, falls erforderlich, der hohe Anlaufstrom zu berücksichtigen.
Welche Rolle spielt der Gleichzeitigkeitsfaktor bei der Auslegung?
Der Gleichzeitigkeitsfaktor ist wichtig für die Auslegung von Notstromaggregaten, wenn diese mehrere Geräte mit Energie versorgen sollen. Denn er beschreibt, wie viele Verbraucher zur gleichen Zeit angeschlossen sind. Stehen genaue Lastprofile zur Verfügung, ist mit diesen eine genauer Leistungsberechnung möglich. Das führt dazu, dass Schäden durch Überlast ausbleiben und Nutzer Geld sparen, indem sie keine deutlich überdimensionierten Stromerzeuger kaufen müssen.
Gibt es Möglichkeiten, die Leistung zu verringern, um Geld zu sparen?
Bei Motoren, die einen hohen Anlaufstrom benötigen, ist das möglich. Sinnvoll ist es zum einen, diese zeitversetzt in Betrieb zu nehmen, um die maximale Belastung zu reduzieren. Darüber hinaus verhelfen auch spezielle Schaltungen und Softstartprogramme zu einem geringeren Anlaufstrom. Die benötigte Leistung sinkt und kleinere sowie günstigere Notstromaggregate lassen sich auswählen.
