Hier findest du heraus, wie hoch die Leistung der Lounge an einem vollen Morgen wird, was davon warten darf und wie die KNX-Anlage dafür sorgt, dass die 60 kW aus dem Mietvertrag halten.
Schritt 2 von 6. Du stellst die Verbraucherliste auf, rechnest die Spitze gegen Abgang und Mietvertrag, stimmst die Abwurfreihenfolge mit der Küche ab, wertest den Lastgang aus und bewertest das Lastmanagement wirtschaftlich.
Danach: Lernangebot 10 · Blitz- und Überspannungsschutz
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Die Spitze bezahlt man das ganze Jahr: Der Leistungspreis richtet sich nach der höchsten Viertelstunde, nicht nach dem Durchschnitt.
Erst du, dann die anderen
Die Meisterin fragt: „Woher wissen wir, wie hoch die Spitze wirklich wird, bevor die Lounge offen hat?“ Die Zahl gibt dir keiner vor. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Verbraucherliste mit Gleichzeitigkeit. Du nimmst jedes Gerät mit seiner Leistung und schätzt, was in der vollsten Minute gleichzeitig läuft. Das geht vor dem ersten Kaffee und zeigt, wer die Spitze macht. Es ist aber eine Annahme: Bist du zu vorsichtig, wird das Lastmanagement unnötig groß, bist du zu optimistisch, fliegt die Sicherung.
- Lastgang im Probebetrieb messen. -P1 zeichnet einen echten Morgen in Viertelstunden auf. Das sind echte Werte, die genau der Abrechnung entsprechen. Ein Probemorgen ist aber nicht der vollste Morgen im Jahr, und gemessen werden kann erst, wenn alles installiert ist.
- Erfahrungswerte einer anderen Lounge. Die erste Lounge am Flugsteig J hat seit Monaten einen Zähler. Ihre Spitzen sind schnell erfragt und echt. Ihre Küche und ihre Duschen sind aber andere, und eine fremde Zahl ersetzt keinen Nachweis für diese Anlage.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Am Ende hast du: das Lastmanagementkonzept der Lounge J: Verbraucherliste mit Prioritäten, Spitze ohne und mit Lastabwurf, abgestimmte Abwurfreihenfolge, ausgewerteter Lastgang, Wirtschaftlichkeit und die Umsetzung über -P1, -K7, -K4 und -Q1 bis -Q5.
Karte „Die Lounge auf einen Blick“: Grundriss mit allen Zonen, Flächen, Ausgängen und Kennzeichen der Betriebsmittel, ohne Adressen. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe dieses Teils.
Was die Spitze ausmacht
Addiert man die Leistung aller Verbraucher, die angeschlossen sind, erhält man die Anschlussleistung Pinst. So viel ist aber nie gleichzeitig eingeschaltet: Ein Kochfeld läuft nicht auf allen Zonen, nicht jeder Ladeplatz ist belegt. Das Verhältnis der höchsten Leistung, die wirklich gleichzeitig auftritt, zur Anschlussleistung heißt Gleichzeitigkeitsfaktor:
g = PmaxPinst
Abgerechnet wird nicht der Augenblick, sondern der Viertelstundenmittelwert: Der Energiezähler mittelt die Leistung über jede Viertelstunde. Die höchste Viertelstunde des Jahres bestimmt den Leistungspreis, den die Lounge an den Flughafen zahlt, und der Mietvertrag setzt ihr eine feste Grenze.
Abwerfen, verschieben, nachholen
Ein Lastmanagement beobachtet die Leistung laufend. Droht die Viertelstunde über das Regelziel zu steigen, schaltet es Verbraucher mit niedriger Priorität für eine Weile ab, den Lastabwurf, und schaltet sie wieder zu, sobald Luft ist. Was abgeworfen war, holt der Verbraucher danach nach: Die Spülmaschine heizt später, der Kaffee kommt eine Minute später. Die Energie bleibt gleich, nur die Spitze wird flacher. Welche Verbraucher warten dürfen und wie lange, entscheiden nicht die Elektrikerinnen und Elektriker allein, sondern die, die mit den Geräten arbeiten.
In der Lounge J übernimmt das die KNX-Anlage aus Teil 3: Der Energiezähler -P1 misst über drei Stromwandler an der Einspeisung, das Logikmodul -K7 entscheidet, der Schaltaktor -K4 schaltet die Schütze -Q1 bis -Q5. Dasselbe Prinzip regelt beim Laden von Elektrofahrzeugen, wie viel Strom jede Ladesäule bekommt; in Lernfeld 10 „Strom aufs Vorfeld“ begegnet es dir an den Ladeinseln wieder.
Der Lastgang aus dem Probebetrieb
Vor der Eröffnung lief die Lounge einen Morgen lang im Probebetrieb, mit Personal als Gästen und ohne Lastmanagement. -P1 hat die Viertelstundenwerte aufgezeichnet.
Der Lastgang im Zeitraffer lädt. Darunter steht er als Säulendiagramm.
Gegebene Werte: Versorgung, Verbraucher, Lastgang · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Versorgung, Verbraucher, Lastgang
- Mietvertrag
- höchstens 60 kW als Viertelstundenmittelwert · Leistungspreis 110 € je kW und Jahr auf die höchste Viertelstundenleistung des Jahres
- Versorgung
- Abgang 100 A (NH) in der UV Flugsteig J auf Ebene 3, 35 m bis zur UV-Lounge · TN-S 400/230 V · Leistungsfaktor der gesamten Lounge cos φ = 0,98
- Regelziel
- Vorgabe der Meisterin: Das Lastmanagement regelt auf 58 kW, 2 kW Reserve zum Mietvertrag.
- Verbraucher der Lounge
-
Kennz. Verbraucher Pinst in kW Betrieb in der Morgenspitze E1 Beleuchtung alle Zonen 2,4 alle Zonen eingeschaltet E2 Netzwerk, WLAN, Fluginfo, Kasse, Durchsage 2,0 in Betrieb E3 Kühlgeräte und Vitrinen 2,5 Verdichter laufen E4 Ladeplätze an den Sitzen, 60 × 65 W 3,9 im Mittel 40 % gleichzeitig belegt (g = 0,4) E5, E6, E7 Kaffeevollautomat 1, 2 und 3 je 3,6 alle drei heizen und brühen voll E8 Heißwasserspender 3,0 heizt nach E9 Induktionskochfeld 2 × 3,5 kW 7,0 eine von zwei Kochzonen in Betrieb E10 Kombidämpfer 10,8 heizt voll E11 Haubenspülmaschine (Boiler- und Tankheizung) 9,9 Boiler und Tank heizen E12, E13 Durchlauferhitzer Dusche 1 und 2, 3 AC 400 V je 21,0 beide Duschen laufen - Abstimmung
-
Gesprächsnotiz der Meisterin aus der Abstimmung mit der Küchenleitung und der Betriebsleitung der Lounge
- Küchenleitung: „Zwei Kaffeevollautomaten müssen morgens immer laufen, sonst steht die Schlange bis zum Empfang. Der dritte darf warten.“
- Küchenleitung: „Die Spülmaschine hat einen Boiler, der hält seine Temperatur eine Weile. Wenn sie ein paar Minuten nicht nachheizt, merkt das keiner, solange sie danach wieder heiß ist.“
- Küchenleitung: „Der Kombidämpfer gart morgens das Frühstück in Programmen. Wie lange er pausieren kann, ohne dass ein Programm abbricht, müssen wir ausprobieren.“
- Küchenleitung: „Vom Induktionskochfeld brauchen wir morgens eine Zone für die Eier. Eine kurze Pause verkraftet sie.“
- Küchenleitung: „Der Heißwasserspender hat einen Vorrat für den Tee.“
- Betriebsleitung: „Licht, Kasse, WLAN, Fluginfo und Kühlung: nie. Die Duschen: nie, kalt duschen ist das Schlimmste, was einem Gast bei uns passieren kann. Und kein Gast soll mit leerem Telefon zum Flugsteig gehen.“
- Lastenheft aus Meilenstein M1
- L7 Ladeplätze an jedem zweiten Platz · L8 höchstens 60 kW, kein kaltes Wasser in der Dusche
- Lastgang im Probebetrieb
- Viertelstundenmittelwerte aus -P1, 05:00 bis 08:45 Uhr (Beginn der Viertelstunde), in kW: 18 · 24 · 31 · 42 · 55 · 63 · 71 · 66 · 58 · 52 · 61 · 57 · 49 · 44 · 40 · 38
- Material, das nur das Lastmanagement braucht
- Energiezähler -P1 380 € · Stromwandler 35 € je Stück, 3 Stück · Schaltaktor -K4 240 € · Schütz 85 € je Stück, 5 Stück · das Logikmodul -K7 (280 €) braucht die Anlage ohnehin für Konstantlicht und Szenen
Alle Werte zur Lounge J sind Unterrichtswerte. Zahlen zum Flughafen sind öffentliche Größenordnungen, gerundet. Normen sind mit ihrer Bezeichnung genannt.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Lastmanagementkonzept der Lounge J
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- die Verbraucherliste mit Anschlussleistung, Last in der Morgenspitze, Priorität und Begründung
- den Nachweis für den Abgang 100 A und den Mietvertrag: Spitze ohne Lastmanagement, Strom, Regelziel
- die Abwurfreihenfolge mit der Leistung nach jeder Stufe, abgestimmt mit der Küche, mit dem, was die Nutzer merken
- die Auswertung des Lastgangs als Tabelle und Diagramm, ohne und mit Lastmanagement, mit verschobener Energie
- die Wirtschaftlichkeit über den Leistungspreis
- die Umsetzung über -P1, -K7, -K4 und -Q1 bis -Q5 mit Gruppenadressen aus eurer Gruppenadressliste und den Meldungen an die Visualisierung
Zur Dokumentation
Zwei Seiten und eine Datei der Tabellenkalkulation. Jede Zahl hat ihre Herkunft (gegebener Wert, Messung oder eigene Rechnung), jede Entscheidung einen Satz, weshalb. Was die Küche gesagt hat, steht als Gesprächsnotiz mit Datum dabei.
Das Lastmanagementkonzept gehört zu Meilenstein M3 und wird im Kreuzreview von einem anderen Team abgenommen. Die Abwurfreihenfolge zeichnet zusätzlich die Küchenleitung ab.
9.1Erstelle die Verbraucherliste der Lounge J für die Morgenspitze
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Aufgabe 9.1
Erstelle die Verbraucherliste der Lounge J für die Morgenspitze:
- Berechne die Anschlussleistung aller Verbraucher.
- Berechne die Last der Ladeplätze in der Morgenspitze.
- Berechne die Leistung in der Morgenspitze ohne Lastmanagement.
- Bestimme den Gleichzeitigkeitsfaktor der Lounge.
- Erkläre, weshalb der Gleichzeitigkeitsfaktor kleiner als 1 ist.
| Kennz. | Pinst in kW | Last in der Morgenspitze in kW | abwerfbar? weshalb? |
|---|---|---|---|
| E1 Beleuchtung | |||
| E2 Netzwerk und IT | |||
| E3 Kühlung | |||
| E4 Ladeplätze | |||
| E5 Kaffeevollautomat 1 | |||
| E6 Kaffeevollautomat 2 | |||
| E7 Kaffeevollautomat 3 | |||
| E8 Heißwasserspender | |||
| E9 Induktionskochfeld | |||
| E10 Kombidämpfer | |||
| E11 Haubenspülmaschine | |||
| E12 Durchlauferhitzer Dusche 1 | |||
| E13 Durchlauferhitzer Dusche 2 | |||
| Summe |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Gleichzeitigkeitsfaktor · Lastprofile · Durchlauferhitzer · Spülmaschine
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
9.2Prüfe, ob der Abgang 100 A die Morgenspitze trägt
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Aufgabe 9.2
Prüfe, ob der Abgang 100 A die Morgenspitze trägt:
- Berechne den Strom je Außenleiter für deine Morgenspitze aus 9.1.
- Berechne die Leistung, die der Abgang 100 A bei cos φ = 0,98 höchstens überträgt.
- Vergleiche beide Ergebnisse mit dem Mietvertrag.
- Berechne den Strom eines Durchlauferhitzers je Außenleiter.
- Berechne den Strom beim Regelziel von 58 kW.
- Beurteile, ob die Lounge ohne Lastmanagement betrieben werden darf.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Dreiphasenwechselstrom (Drehstrom) · Leistungsfaktor · Wirkleistung · NH-Sicherung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
9.3Ermittle, wie weit sich die Morgenspitze überhaupt senken lässt
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Aufgabe 9.3
Ermittle, wie weit sich die Morgenspitze überhaupt senken lässt:
- Ordne jeden Verbraucher nach der Gesprächsnotiz und dem Lastenheft ein: abwerfbar oder nie abwerfen.
- Begründe jede Einordnung mit einer Aussage aus dem Gespräch oder aus dem Lastenheft.
- Berechne die Leistung in der Morgenspitze, die nie abgeworfen wird.
- Berechne die abwerfbare Leistung.
- Prüfe, ob das Regelziel erreichbar ist, wenn alles Abwerfbare abgeworfen ist.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lastmanagement · Lastabschaltung · Lastprofile
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
9.4Lege die Abwurfreihenfolge fest und stimme sie mit der Küche ab
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Aufgabe 9.4
Lege die Abwurfreihenfolge fest und stimme sie mit der Küche ab:
- Lege für die abwerfbaren Verbraucher eine Reihenfolge fest.
- Begründe die Reihenfolge mit der Gesprächsnotiz.
- Berechne die Leistung in der Morgenspitze nach jeder Abwurfstufe.
- Beschreibe für jede Stufe, was die Küche oder die Gäste merken.
- Lege die höchste Sperrzeit je Verbraucher fest, soweit die Gesprächsnotiz sie hergibt.
- Benenne, was ihr zur Sperrzeit noch mit der Küche klären müsst.
- Formuliere die Fragen, die ihr der Küchenleitung vor der Freigabe stellt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lastmanagement · Lastabschaltung · Kommunikation,Kunden-
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
9.5Werte den Lastgang aus dem Probebetrieb aus
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Aufgabe 9.5
Werte den Lastgang aus dem Probebetrieb aus:
- Übertrage den Lastgang in eine Tabellenkalkulation.
- Stelle ihn als Säulendiagramm mit der Grenze von 60 kW dar.
- Bestimme die höchste Viertelstundenleistung und ihre Uhrzeit.
- Berechne den Mittelwert der Leistung und die Energie von 05:00 bis 09:00 Uhr.
- Gib an, in welchen Viertelstunden der Mietvertrag verletzt wäre.
- Vergleiche die höchste Viertelstunde mit deiner Morgenspitze aus 9.1.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lastprofile · Energiemonitoring · Energiezähler · Diagramme
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
9.6Berechne, was das Lastmanagement am Lastgang ändert
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Aufgabe 9.6
Berechne, was das Lastmanagement am Lastgang ändert:
- Berechne für jede Viertelstunde über dem Regelziel die Energie, die verschoben werden muss.
- Addiere die verschobene Energie.
- Verteile sie so früh wie möglich auf die folgenden Viertelstunden, ohne das Regelziel zu überschreiten.
- Stelle den Lastgang mit Lastmanagement im selben Diagramm dar.
- Zeige, dass die Energie gleich bleibt.
- Gib an, ab welcher Viertelstunde die verschobene Energie nachgeholt ist.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lastmanagement · Lastprofile · Energieverbrauch
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
9.7Bewerte das Lastmanagement wirtschaftlich
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Aufgabe 9.7
Bewerte das Lastmanagement wirtschaftlich:
- Berechne den Leistungspreis im Jahr ohne Lastmanagement mit deiner höchsten Viertelstunde aus 9.5.
- Berechne den Leistungspreis im Jahr mit Lastmanagement.
- Berechne die Ersparnis im Jahr.
- Berechne das Material, das nur für das Lastmanagement gebraucht wird.
- Berechne, nach welcher Zeit sich dieses Material bezahlt macht.
- Beurteile, ob der Betrieb ohne Lastmanagement überhaupt zulässig wäre.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lastmanagement · Kosten-Nutzen-Betrachtung · Energieeffizienz
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
9.8Stellt das Lastmanagementkonzept der Lounge J fertig
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Aufgabe 9.8
Stellt das Lastmanagementkonzept der Lounge J fertig:
- Fasst Verbraucherliste, Prioritäten und Abwurfreihenfolge in einer Tabelle zusammen.
- Beschreibt die Umsetzung: was -P1 misst, was -K7 vergleicht, was -K4 und -Q1 bis -Q5 schalten.
- Ordnet jeder Abwurfstufe eine Gruppenadresse aus eurer Gruppenadressliste aus M2 zu und ergänzt fehlende Adressen mit Datenpunkttyp.
- Legt fest, wann eine abgeworfene Stufe wieder zugeschaltet wird.
- Legt fest, was die Visualisierung bei einem Lastabwurf meldet.
- Stellt das Konzept der Küchenleitung vor.
- Haltet die Rückmeldung der Küchenleitung fest.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Lastmanagement · Energiezähler · Gruppenadresse · Schütz
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
Die Lage ändert sich
Am Wochenende reisen mehr Familien und Geschäftsleute mit vielen Geräten. Die Betriebsleitung schätzt, dass samstags morgens 80 % der Ladeplätze gleichzeitig laden (g = 0,8). Alle übrigen Lasten der Morgenspitze bleiben gleich.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe an deinem Lastmanagementkonzept, ob das Regelziel noch erreichbar ist.
- Entscheide, was du an Prioritäten oder Regelziel änderst.
- Begründe die Entscheidung gegenüber der Betriebsleitung mit einer Zahl.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.