Energieeffizienz bei AC/DC-Netzteilen: Die wichtigsten Vorgaben im Überblick

Das Jahr 2020 ist inzwischen abgeschlossen und damit stellt sich die Frage, ob die EU ihre selbst gesetzten Energieeffizienzziele erreicht hat. Die Antwort lautet: die meisten. Während die Reduktion der Treibhausgasemissionen das Ziel voraussichtlich um 4% übertroffen hat und der Anteil erneuerbarer Energien 21% erreichte, wurde das übergeordnete Ziel zur Senkung des Gesamtenergieverbrauchs um etwa 4,9% verfehlt.

Aus diesem Grund liegt der Fokus nun klar auf dem Energieverbrauch. Die EU-Verordnung 2019/1782, die am 1. April 2020 in Kraft trat, legt fest, dass Hersteller externer AC/DC-Netzteile neue Grenzwerte in Bezug auf die Leistungsaufnahme bei Nulllast sowie gemittelte Wirkungsgrade einhalten müssen. Darüber hinaus sind Informationen zur Energieeffizienz in die Produktanleitungen aufzunehmen, um die Anforderungen der CE-Kennzeichnung zu erfüllen.

Stromverbrauch bei Nulllast:


Mittlerer Wirkungsgrad:

Die Rechtsgrundlage, auf der die EU-Mitgliedsstaaten zur Senkung des Energieverbrauchs verpflichtet werden, ist die sogenannte Ökodesign-Richtlinie (2009/125/EG). Danach müssen die Mitgliedsstaaten energieverbrauchsrelevante Produkte (Energy related Products – ErP) effizienter gestalten, indem sie weniger effiziente Designs schrittweise abschaffen und neue, strikte Effizienzstandards umsetzen. Aus praktischen Gründen gliedert die Ökodesign-Richtlinie relevante Produkte in verschiedene Kategorien, die sogenannten „Lots“. Jedes dieser Lots bezieht sich auf eine eigene Produktgruppe mit hohem Potenzial für Energieeinsparungen.

Lot 6 betrifft Belüftungseinheiten, eine bedeutende Produktgruppe, da 15% des Gesamtenergieverbrauchs in der EU auf Belüftung, Heizung und Klimatisierung entfallen. Die Effizienz von Belüftungssystemen variiert erheblich. Für Lot 6 werden Mindestanforderungen an die Energieeffizienz festgelegt, die schrittweise Jahr für Jahr umgesetzt werden. Mit einem Kunstgriff ähnlich dem des amerikanischen Dodd-Frank Act wurde in den Vorschriften für Lot 6 eine Regelung „versteckt“, die für externe Netzteile allgemein gilt, auch für solche, die keinen Bezug zu Belüftungssystemen haben. Standby-Energieverbrauch Lot 6 (gilt nur für externe Netzteile):


Es gibt keine spezifischen Regelungen für den Standby-Verbrauch interner eingebauter Netzteile, jedoch erwarten Kunden in der Regel die Einhaltung vergleichbarer Effizienzstandards. Nach geltenden Vorgaben darf jedes Netzteil, das im Standby weniger als 0,5W benötigt (Leistungsaufnahme bei Nulllast), als Lot-6-konform oder ErP-konform bezeichnet werden. Neben den Grenzwerten für den Standby-Stromverbrauch gibt es weitere Standards hinsichtlich der durchschnittlichen Mindestwirkungsgrade bei definierten Zwischenlasten und Volllast. Diese sind in einem europäischen Verhaltenskodex aufgeführt (EU CoC zur Energieeffizienz externer Netzteile, Version 5). Die Standards sind derzeit nicht verpflichtend, werden jedoch voraussichtlich künftig verbindlich in der Ökodesign-Richtlinie verankert.

Bei den Effizienzgrenzen gemäß EU CoC wird unterschieden zwischen Netzteilen mit Basisspannung (Spannungsausgang ≥6V) und solchen mit Niederspannung (Spannungsausgang <6V). Tier 1 ist die aktuelle Spezifikation und wurde an die vom US-Energieministerium festgelegten Grenzwerte (DoE Level VI) angeglichen. Die Wirkungsgrade werden bei einer festen Last von 10% gemessen und über vier weitere Lastpunkte (25%, 50%, 75% und 100% Last) gemittelt. Auch Tier 2 wurde veröffentlicht. Diese Version des Effizienzstandards ergänzt nochmals strengere Grenzwerte für die durchschnittliche Vier-Punkt- und 10%-Last-Effizienz, wobei Netzteile über 250W sowie solche mit mehreren Ausgängen ausgenommen sind. Die neuen Ökodesign-Grenzwerte sind nicht identisch mit den fakultativen CoC-Werten, jedoch vergleichbar.

Grenzwerte gemäß EU CoC (fakultativ):


In der Praxis sind diese Effizienzwerte anspruchsvoll, aber für AC/DC-Netzteile durchaus realistisch erreichbar. Der Standby-Energieverbrauch bei leistungsstärkeren Bauteilen kann wirtschaftlich meist nur eingehalten werden, wenn eine zweite, stromsparende Hilfsspannungsversorgung integriert wird, die dazu dient, die Hauptleistungsstufe gezielt ein- oder auszuschalten (Beispiel siehe RECOM RACM550 Produktdatenblatt).

RECOM entwickelt effiziente, kompakte und kostengünstige AC/DC-Netzteile für den Off-Board-Einsatz oder als Baustein auf einer Leiterplatte (PCB). Auch wenn die Grenzwerte der Ökodesign-Richtlinie und des EU CoC nur für externe Netzteile verbindlich sind, setzt sich RECOM zum Ziel, diese Effizienzwerte auch bei integrierten Spannungsversorgungsmodulen zu erreichen oder zu übertreffen. Darüber hinaus berücksichtigen wir bei der Entwicklung neuer AC/DC-Produkte frühzeitig zu erwartende, noch strengere Grenzwerte. So weisen einige unserer On-Board-Netzteile mit geringer Leistung eine Leistungsaufnahme bei Nulllast von maximal 75mW auf und erfüllen damit bereits die strengsten Tier-2-Grenzwerte.

Wer sich für die Technologien hinter diesen niedrigen Grenzwerten interessiert, dem sei das RECOM AC/DC Book of Knowledge empfohlen. Dort findet sich ein Kapitel zur Entwicklung von Netzteilen mit möglichst geringem Standby-Stromverbrauch. Eine effiziente Netzteileinheit, ob off-board oder on-board, ist für die Einhaltung der geltenden gesetzlichen Vorgaben und Vorschriften zum Energieverbrauch unerlässlich. Die Verwendung vorzertifizierter AC/DC-Netzteile ersetzt nicht die sorgfältige Auslegung eines energieeffizienten Gesamtsystems, erleichtert jedoch die Konformitätsbewertung und macht sie schneller sowie kosteneffizienter.