Damit Strom effektiv und zuverlässig in Stromnetzen fließt und die Energie beispielsweise für Industrieanlagen liefert, stellt eine gewaltige Herausforderung dar. Die Energie nutzbringend und wirtschaftlich zu verteilen ist seit je her in ständiger Entwicklung. Zu dieser Entwicklung gehören Stromschienen, die bereits im 19. Jahrhundert erfunden wurden. Stromschienen sind Teil der Energieinfrastruktur von Städten und Betrieben. Die Vorteile von Stromschienen im Vergleich zu Kabeln sind die hohe Stromdichte und die erleichterte Installation. Letzteres ist gerade für die Industrie mit ihren Maschinen ansprechend.
Stromschienen – technische Grundlagen und Materialien
Für die Industrie sind vor allem Stromschienen entwickelt worden, die Starkstrom über kurze bzw. mittlere Strecken liefern. Stromschienen sind metallische Leiter aus Kupfer. Kupfer zeigt eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Alternativ können die Stromschienen für die Nutzung in der Industrie auch aus Aluminium gefertigt sein. Aluminium ist ein leichtes Metall und verursacht weniger Kosten in der Anschaffung als Kupfer. Aluminium ist daher oft die bevorzugte Variante für Stromschienen in der Industrie. Jede Stromübertragung ist geprägt von Energieverlusten. Um diese Defizite vorzubeugen, wird vorzugsweise ein Metall wie Kupfer oder Aluminium verwendet, das eine sehr hohe Reinheit aufweist. Zudem spielt die geometrische Gestaltung der Stromschiene eine Rolle, um Stromverluste bei der Übertragung zu reduzieren.
Stromschienen – Anwendung in der Industrie
Die Produktivität der Maschinenanlagen in einem Industriebetrieb steigt mit der Nutzung von Stromschienen, da Stromschienen flexibel sind. Stromschienen können nämlich modular installiert werden und sind damit anpassbar an veränderte Bedingungen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich in der geringen Brandlast von Stromschienen. Damit sind Stromschienen eine nachhaltige Investition aufgrund ihrer Stabilität und der daraus resultierenden Langlebigkeit.
Die Entwicklung von Smart Grids ermöglich einen effizienten und optimierten Energiefluss. Smart Grids sind intelligente Stromnetze und arbeiten mit Steuerungs-, Mess- und Regelungstechniken. Die Automatisierungen in diesem intelligenten Stromnetzwerk können in Echtzeit auf Veränderungen reagieren und sorgen damit für eine konstante, gleichmäßige Stromversorgung.
Stromschienen – technische Herausforderungen und Lösungen
Wo Strom fließt, entsteht Wärme. Und das kann zu Problemen bei einer sicheren Stromübermittlung führen. Der Wärme folgt eine thermische Ausdehnung, die auf die Schienen einwirkt und diese verformen kann. Die Herausforderung besteht darin, ein Material zu finden, das sich äußerst minimal bei Wärmeeinwirkung ausdehnt. Stromschienen müssen also so konzipiert werden, dass diese auch bei einer hohen Betriebstemperatur zuverlässig arbeiten.
Stromschienen – Qualitätsstandards
Mit der internationalen Norm – IEC 61439 – werden Qualitätsstandards für Stromschienen gesetzt. Diese Standards sollen eine sichere und leistungsfähige Stromversorgung gewährleisten.
Ohne sich im Detail zu verlieren, umfassen die Normen unter anderem allgemeine Regeln für alle Arten von Niederspannungsschaltgerätekombinationen. Die Norm enthält technische Spezifikationen, wie unter anderem für Bemessungsspannung, Bemessungsisolationsspannung und Bemessungsstoßspannungsfestigkeit.
Hintergrund der Normen ist eine sichere Schaltgerätekombination, die thermische, elektrische und mechanische Belastungen miteinbezieht.
In der Norm inbegriffen sind Anforderungen zur Vermeidung von elektrischem Stromschlag. Zudem beinhaltet die Norm IEC 61439 Verfahrensweisen, die für die Überprüfung und Einhaltung der Standards gelten. Dazu gehören auch Temperaturanstiegsteste und Isolationsprüfungen.
Insgesamt halten wir fest, dass Stromschienen eine bedeutende Rolle bei der effektiven Verteilung von elektrischer Energie in der Industrie spielen. Die moderne Energieinfrastruktur bei Industrieanlagen profitiert von der Flexibilität und Leitungsqualität von Stromschienen, die hauptsächlich aus Metallen, wie Kupfer oder Aluminium, mit einem hohen Reinheitsgrad gefertigt sind. Für die sichere Nutzung sorgen Normen, die den Qualitätsstandard vorgeben. Ein Ausblick in die Zukunft zeigt die Entwicklung von noch leitungsfähigeren Stromschienen. Zum Einsatz könnten sogenannte Supraleiter kommen, die bei einer sehr niedrigen Temperatur kaum elektrischen Widerstand aufweisen. Damit wäre ein Stromfluss ohne Energieverlust möglich.
(Bildquelle: Pixabay.com – CC0 Public Domain)