Dünne Leitung = nachhaltigere Wahl? (Quelle: Lapp)
Maximilian Christians kann sich noch gut an den Satz seines Meisters erinnern: „Wenn du den Motor anschließt, nimm einfach die dünnste Leitung – das ist billiger und reicht aus.“ Doch schon in seiner Ausbildung zum Mechatroniker fragte er sich: Ist weniger wirklich immer besser? Dünnere Leitungen sparen zwar Materialien und sind in der Anschaffung günstiger, doch sie verursachen höhere Leistungsverluste. Die Frage, ob da langfristig nicht teurer wird, beschäftigte ihn weiter.
Nach seinem Maschinenbaustudium ist M. Christians heute Research Engineer Advanced Technology bei Lapp. Beim Experten für integrierte Lösungen und Markenprodukte im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie ging er dieser Frage und kam zu einer anderen Empfehlung als sein ehemaliger Meister: Die gängige Faustregel „dünnere Leitung gleich weniger Material und somit niedrigere Kosten“ greife zu kurz. Seine Forschung zum Thema Nachhaltigkeit ergab: Auch wenn Leitungen mit größerem Querschnitt in der Herstellung einen höheren Materialeinsatz benötigen und daher anfangs mehr kosten, können sie durch geringere Leistungsverluste über den Lebenszyklus hinweg Emissions- und Energiekosten sparen. „In einer Zukunft, die von einem nachhaltigen Wandel geprägt ist, können steigende Energiepreise und CO2-Abgaben für Anwender zu einem entscheidenden Faktor für effiziente und nachhaltige Entscheidungen werden“, sagt M. Christians.
Anschaffungskosten vs. Lebenszyklus
Eine dünnere Leitung erzeugt durch ihren höheren elektrischen Widerstand mehr Wärme, was zu Leistungsverlust führt. Je dicker die Leitung, desto geringer dieser Widerstand – der Strom kann ungehindert fließen, ohne dass ein großer Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Das ist besonders relevant für industrielle Anwendungen, in denen hohe Ströme fließen und dadurch der Leistungsverlust mit steigender Belastung überproportional zunimmt. Leitungen mit größerem Querschnitt sparen daher nicht nur Energie, sondern reduzieren auch die Erwärmung der Verbindung und verbessern dadurch die Betriebssicherheit und Lebensdauer der gesamten Konfiguration.
Die Kehrseite: Eine Leitung mit größerem Querschnitt erfordert mehr Ressourcen wie Kupfer, was die initialen Herstellungs- und Anschaffungskosten erhöht und zunächst zu höheren CO2-Emissionen führt als bei einer dünneren Leitung. „Die Lösung kann vor diesem Hintergrund nicht sein: Wir nehmen die dünnste Leitung, um den Geldbeutel zu schonen, oder die dickste, um das Klima zu schützen“, betont M. Christians. „Vielmehr geht es darum, das optimale Verhältnis zu kalkulieren. Als Teil des Vorentwicklungs-Teams von Lapp konnte ich endlich eine fundierte Methode dafür entwickeln.“