Energieeffizienz steigern durch optimiertes Gerätedesign
Aufgrund der weltweit wachsenden Nachfrage und der internationalen politischen Lage sind die Energiepreise stark gestiegen. Zusätzlich erfordert die Klimakrise einen schonenden Umgang mit Ressourcen und möglichst energiesparende Lösungen.
Diese Entwicklungen haben eine wachsende Nachfrage nach energieeffizienten Geräten in der gesamten Elektronikbranche zur Folge. Aufgrund des hohen Marktdrucks entwickeln sich die Technologien stetig weiter und eröffnen neue Einsparmöglichkeiten.
Häufig bleiben Stromeinsparpotenziale jedoch immer noch ungenutzt und elektronische Geräte verbrauchen mehr Energie als notwendig.
Bei Neuentwicklungen wird der aktuelle Stand der Technik bereits berücksichtigt. Bei bestehenden Produkten, die bereits seit mehreren Monaten oder Jahren auf dem Markt sind, zeigen sich hingegen häufig immense Defizite in der Energieeffizienz. Gründe dafür sind sowohl der vorangeschrittene technische Fortschritt als auch veränderte Prioritäten bezüglich der Energieeffizienz.
Solche Einsparpotenziale können durch eine Überarbeitung des Gerätedesigns vollständig ausgeschöpft werden.
Dafür werden im ersten Schritt Geräteanalysen durchgeführt und Verbesserungspotenziale identifiziert. Anhand einer Simulation werden diese Potenziale klassifiziert, um anschließend die Schaltungsteile auf Verlustleistung zu optimieren.
Folgende Maßnahmen zur Effizienzsteigerung werden regelmäßig bei elektronischen Geräten umgesetzt:
- Eindesignen effizienterer Spannungsregler
- Einsatz modernerer Feldeffekt-Transistoren mit geringerem Innenwiderstand
- Effizienzsteigerung durch Arbeitspunktanpassungen von Netzteilen
- Implementierung von (Tief-)Schlafzuständen in der Firmware von Mikrocontrollern
- Automatisiertes Abschalten von Schaltungsteilen, die nicht permanent benötigt werden
Nachdem die Maßnahmen realisiert wurden, wird erneut der Ist-Zustand ermittelt und mit der Ausgangssituation verglichen. Das Ergebnis ist meist ein deutlich geringerer Energiebedarf bei gleichem Funktionsumfang des Gerätes.
Beispiel
Das folgende fiktive Szenario soll die Potenziale auch von nur geringsten Effizienzoptimierungen im Schaltungsdesign verdeutlichen.
Betrachtet wird eine Heizungssteuerung, die jeden Tag 24 Stunden in Betrieb ist.
Wenn es durch eine Überarbeitung der Elektronik gelingt, die Leistungsaufnahme auch nur um 0,5 W pro Steuerung zu reduzieren, kann dies zu folgenden Energieeinsparung führen:
0,5 W x 24 Stunden x 365 Tage = 4380 Wh = 4,38 kWh.
Ist diese Heizungssteuerung in 5.000 Haushalten in Betrieb, dann ergibt sich eine Einsparung von 21.900 kWh. Damit kann eine Energiesparlampe etwa 225 Jahre permanent leuchten.
Unsere Entwicklungsabteilung optimiert elektronische Geräte nach neuestem Kenntnisstand der Elektronik.
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