Die Geschäftsführer der Reinhausen GmbH (v.l.n.r.): Dr. Manuel Sojer, Wilfried Breuer, Holger Michalka (Quelle: Lukas Pokorny)
Am 13. Juli 1926 meldete Dr.-Ing. Bernhard Jansen unter der Nummer 474 613 das Patent für den Widerstandsschnellschalter an. Den Prototypen einschließlich spezieller Zahnräder fertigten die Gebrüder Scheubeck in Reinhausen bei Regensburg, aus deren Maschinenbaubetrieb das heutige Unternehmen Reinhausen hervorging. Erster Kunde waren die Bayernwerke.
Die technische Neuerung löste ein wesentliches Problem der damaligen Stromversorgung. Transformatoren konnten ihr Übersetzungsverhältnis zuvor nur im abgeschalteten Zustand verändern. Eine Anpassung der Spannung war damit zwangsläufig mit einer Unterbrechung der Versorgung verbunden. Jansens Ansatz bestand darin, die beim Wechsel zwischen zwei Anzapfungen auftretenden Ströme kontrolliert über Widerstände zu führen. Dadurch konnte der Umschaltvorgang erstmals ohne Unterbrechung des Stromflusses erfolgen.
Vom Patent zum industriellen Produkt
Entscheidend für den Erfolg war neben der Erfindung deren industrielle Umsetzung. Diese übernahmen die Gebrüder Scheubeck. Dabei entstand früh ein Zusammenspiel zwischen Netzbetreiber, Transformatorenhersteller und Hersteller des Stufenschalters: Der Netzbetreiber formulierte die Anforderungen aus dem Betrieb, der Transformatorenhersteller definierte die Einbaubedingungen und der Stufenschalterhersteller entwickelte und fertigte die entsprechende Komponente. Die Regelung von Transformatoren unter Last entwickelte sich daraus zur Kernkompetenz von Reinhausen.
Heute hat sich das Umfeld grundlegend verändert, die Aufgabe ist jedoch aktueller denn je. Wind- und Photovoltaikanlagen speisen wetterabhängig und zunehmend dezentral in die Netze ein. Gleichzeitig steigen die Lasten unter anderem durch Rechenzentren und Elektromobilität. Damit nehmen die Schwankungen im Netz und die Anforderungen an die Spannungsregelung zu.
Laststufenschalter müssen deshalb heute höhere Schaltzahlen und wechselnde Lastprofile bewältigen. Gleichzeitig verlagert sich der Regelbedarf zunehmend bis in die Niederspannung. Hinzu kommt die Digitalisierung: Betriebszustand und Belastung der Komponenten werden erfasst und ausgewertet, um beispielsweise die Instandhaltung stärker am tatsächlichen Zustand auszurichten.
Mechanik trifft Digitalisierung
Das vor 100 Jahren entwickelte Grundprinzip findet sich auch in aktuellen Lösungen von Reinhausen wieder. Mit dem Vacutap VI setzt das Unternehmen den Widerstandsschnellschalter in einer Bauform mit reduziertem Materialeinsatz und geringerem CO₂-Fußabdruck um. Der Ecotap VPD überträgt die Regelung unter Last auf die Niederspannungsebene und soll damit insbesondere die Spannungshaltung in Verteilnetzen mit dezentraler Einspeisung unterstützen. Über das Embedded Transformer Operating System Etos wird die Regelung zudem in die Automatisierung des Transformators eingebunden.
Nach Angaben des Unternehmens hält Reinhausen heute rund 1.500 Patente. Rund die Hälfte der weltweit geregelten elektrischen Energie werde über Lösungen des Unternehmens geführt.
Neue Anforderungen an bestehende Transformatoren
Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus dem Alter der Netzinfrastruktur. Ein erheblicher Teil der installierten Transformatoren ist bereits seit Jahrzehnten in Betrieb und wurde für Lastverläufe ausgelegt, die mit den heutigen Anforderungen nicht mehr übereinstimmen. Neben neuen Anlagen gewinnen deshalb die Nachrüstung bestehender Transformatoren sowie die Bewertung ihrer verbleibenden sicheren Betriebsdauer an Bedeutung.
Reinhausen konzentriert seine Entwicklungsarbeit nach eigenen Angaben auf drei Bereiche: In der Schaltertechnik stehen höhere Schaltzahlen, geringerer Wartungsaufwand und ein reduzierter Materialeinsatz im Mittelpunkt. Bei der Digitalisierung geht es um die Zustandserfassung sowie um eine Regelung mehrerer Betriebsmittel im Verbund. Leistungselektronische Stellglieder sollen darüber hinaus schnellere und feinere Spannungsanpassungen ermöglichen und die mechanische Regelung ergänzen.
Damit bleibt die Grundidee Jansens auch ein Jahrhundert nach der Patentanmeldung erhalten. Während sich das physikalische Prinzip kaum verändert hat, steigen die Anforderungen an Geschwindigkeit, Datenverfügbarkeit und Vernetzung der Spannungsregelung – und machen aus einer Erfindung von 1926 eine Schlüsseltechnologie für die Stromnetze von heute.