Leistungsbilanz in der Elektroplanung: So wird die elektrische Anschlussleistung ermittelt

Eine Leistungsbilanz fasst die wesentlichen elektrischen Verbraucher eines Gebäudes zusammen und hilft dabei, den tatsächlichen Leistungsbedarf der Anlage abzuschätzen. Sie ist damit eine wichtige Grundlage für die Dimensionierung der elektrischen Infrastruktur.

Dabei wird nicht einfach die Leistung aller Geräte addiert. Entscheidend ist auch die Frage, welche Verbraucher tatsächlich gleichzeitig betrieben werden.

Was ist eine Leistungsbilanz?

Bei einer Leistungsbilanz werden die elektrischen Verbraucher eines Gebäudes systematisch erfasst und deren Leistungsbedarf berechnet.

Typische Verbraucher können beispielsweise sein:

• Beleuchtungsanlagen
• Steckdosenanlagen
• Lüftungsanlagen
• Wärmepumpen
• Kälteanlagen
• Aufzüge
• Küchenanlagen
• IT- und EDV-Anlagen
• Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge
• Pumpen und sonstige technische Anlagen

Aus den einzelnen Verbrauchern wird zunächst die installierte Leistung ermittelt. Anschließend wird berücksichtigt, dass normalerweise nicht alle Verbraucher gleichzeitig mit ihrer maximalen Leistung betrieben werden.

Dafür wird der Gleichzeitigkeitsfaktor verwendet.

1. Installierte Leistung ermitteln

Der erste Schritt besteht darin, die vorhandenen Verbraucher zu erfassen.

Bei mehreren gleichen Geräten kann die Leistung einfach über die Anzahl und die Leistung je Gerät bestimmt werden:

Gesamtleistung = Anzahl × Leistung je Gerät

Beispiel

Eine Beleuchtungsanlage besteht aus 20 Leuchten mit jeweils 80 W: 20 × 80 W = 1.600 W Die installierte Leistung beträgt somit: P = 1,60 kW

Bei einer größeren Anlage werden die einzelnen Verbraucher entsprechend zu einer Gesamtleistung zusammengefasst.

2. Warum die installierte Leistung nicht immer der Anschlussleistung entspricht

In der Praxis laufen nicht alle elektrischen Verbraucher gleichzeitig mit ihrer maximalen Leistung.

Beispielsweise können in einem Bürogebäude gleichzeitig Beleuchtung, Computer und Lüftung betrieben werden. Andere Verbraucher werden dagegen nur zeitweise oder abhängig von der Nutzung eingeschaltet.

Deshalb wird bei der Leistungsbilanz ein Gleichzeitigkeitsfaktor (GL) berücksichtigt.

Die grundsätzliche Berechnung lautet:

Anschlussleistung = installierte Leistung × Gleichzeitigkeitsfaktor

Der Gleichzeitigkeitsfaktor liegt zwischen 0 und 1.

Ein Faktor von 1 bedeutet, dass die gesamte installierte Leistung gleichzeitig berücksichtigt wird. Ein Faktor von beispielsweise 0,6 bedeutet, dass für die betrachtete Anlage 60 % der installierten Leistung als gleichzeitig auftretender Leistungsbedarf angesetzt werden.

Die Wahl des Faktors ist jedoch keine beliebige mathematische Annahme. Sie hängt unter anderem von der Nutzung, der Art der Verbraucher und der Anzahl der Verbraucher ab. Bei bestimmten Anwendungen existieren hierfür Planungsgrundlagen oder Erfahrungswerte. VDE weist beispielsweise darauf hin, dass der Gleichzeitigkeitsfaktor von verschiedenen Parametern wie der Art und Größe der Anlage abhängig ist.

3. Ein kleines Rechenbeispiel

Nehmen wir eine Anlage mit zehn Geräten. Jedes Gerät hat eine Leistung von: 2 kW Die installierte Leistung beträgt: 10 × 2 kW = 20 kW Wird ein Gleichzeitigkeitsfaktor von 0,7 angesetzt, ergibt sich: 20 kW × 0,7 = 14 kW

Die für diese Betrachtung angesetzte Anschlussleistung beträgt damit: 14 kW

Das Beispiel zeigt, warum eine reine Addition aller Verbraucher zu einer deutlich höheren Leistung führen kann als der tatsächlich erwartete gleichzeitige Leistungsbedarf.

4. Mehrere Elektroanlagen zusammenführen

Bei größeren Gebäuden wird die Anlage häufig in verschiedene Bereiche oder Elektroanlagen aufgeteilt.

Zum Beispiel:

• Allgemeinbeleuchtung
• Steckdosen
• Lüftung
• Heizung
• Kälte
• Küche
• Aufzug
• Ladeinfrastruktur

Für jede dieser Anlagen können Leistung, Gleichzeitigkeitsfaktor und Leistungsfaktor separat berücksichtigt werden.

Anschließend werden die Ergebnisse für die Gesamtanlage zusammengeführt.

Damit erhält man eine Grundlage für die Ermittlung der erforderlichen Leistung der Hauptversorgung.

5. Von der Wirkleistung zur Scheinleistung

Für die Dimensionierung elektrischer Betriebsmittel ist nicht nur die Wirkleistung P relevant.

Bei Wechselstromanlagen spielt auch die Scheinleistung S eine wichtige Rolle.

Sie wird über den Leistungsfaktor cos φ berücksichtigt:

S = P / cos φ

Die Scheinleistung wird in VA bzw. kVA angegeben.

Je kleiner der Leistungsfaktor ist, desto größer wird bei gleicher Wirkleistung die erforderliche Scheinleistung.

Das ist insbesondere bei Anlagen mit Motoren und anderen induktiven Verbrauchern relevant.

6. Ermittlung des Betriebsstroms

Aus der Leistung beziehungsweise Scheinleistung kann anschließend der zu erwartende Betriebsstrom ermittelt werden.

Für ein dreiphasiges System gilt grundsätzlich:

I = P / (U × √3 × cos φ)

Alternativ kann bei bekannter Scheinleistung gerechnet werden:

I = S / (√3 × U)

Bei einer dreiphasigen Anlage mit 400 V lässt sich damit der erforderliche Betriebsstrom bestimmen.

Dieser Wert ist eine wichtige Grundlage für die weitere Dimensionierung der elektrischen Anlage.

7. Absicherung der Hauptzuleitung

Aus dem ermittelten Betriebsstrom kann anschließend eine passende Absicherung abgeleitet werden.

Dabei darf jedoch nicht einfach nur der rechnerische Stromwert betrachtet werden. Die Auswahl der Schutz- und Schaltgeräte muss unter Berücksichtigung der tatsächlichen Anlagenbedingungen und der geltenden technischen Regeln erfolgen.

Eine Leistungsbilanz liefert deshalb eine Berechnungsgrundlage, ersetzt aber nicht die vollständige elektrotechnische Planung und Prüfung.

8. Welcher Kabelquerschnitt wird benötigt?

Auch für die Dimensionierung der Hauptleitung ist die Leistungsbilanz eine wichtige Grundlage.

Neben dem Betriebsstrom müssen unter anderem folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Verlegeart
• Leitungslänge
• Umgebungstemperatur
• Häufung
• zulässige Strombelastbarkeit
• Spannungsfall
• Netzsystem
• Art der Verbraucher
• gegebenenfalls Oberschwingungen

Der erforderliche Querschnitt ergibt sich daher nicht allein aus der Leistung.

Gerade bei langen Leitungen kann der Spannungsfall maßgebend für die Auswahl des Querschnitts werden.

9. Jahresverbrauch abschätzen

Eine Leistungsbilanz kann außerdem verwendet werden, um den voraussichtlichen Energieverbrauch abzuschätzen.

Eine einfache Betrachtung lautet:

Jahresverbrauch = Leistung × Betriebsstunden pro Tag × Arbeitstage pro Jahr

Beispielsweise:

10 kW × 8 h × 220 Tage = 17.600 kWh/a

Für eine realistische Verbrauchsprognose müssen natürlich die tatsächlichen Betriebszeiten und das Nutzungsverhalten berücksichtigt werden.

Leistungsbilanz bei der Elektroplanung

Eine strukturierte Leistungsbilanz schafft damit eine Verbindung zwischen der Verbraucherübersicht und der Dimensionierung der elektrischen Infrastruktur.

Ausgehend von der Geräteliste können unter anderem folgende Größen ermittelt werden:

Geräte → installierte Leistung → Gleichzeitigkeitsfaktor → Anschlussleistung → Scheinleistung → Betriebsstrom → Absicherung → Leitungsquerschnitt

Bei größeren Projekten empfiehlt es sich, die Berechnung nachvollziehbar zu dokumentieren und die zugrunde gelegten Annahmen, insbesondere die Gleichzeitigkeitsfaktoren, eindeutig festzuhalten.

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Fazit

Eine Leistungsbilanz ist mehr als eine einfache Addition von Verbraucherleistungen.

Sie zeigt, welche elektrische Leistung für ein Gebäude voraussichtlich tatsächlich benötigt wird und schafft damit eine wichtige Grundlage für die weitere Elektroplanung.

Besonders bei größeren Gebäuden hilft eine strukturierte Leistungsbilanz dabei, die Versorgung übersichtlich zu planen, Annahmen nachvollziehbar zu dokumentieren und die Dimensionierung von Hauptversorgung und elektrischen Anlagen systematisch vorzubereiten.

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