Energieeffizienz bei AC/DC-Spannungsversorgungen: Die wichtigsten Vorgaben im Überblick
01.04.2020
Vor zehn Jahren legte die Europäische Kommission das ehrgeizige Ziel fest, bis 2020 die Treibhausgasemissionen innerhalb der EU um 20% zu senken, 20% des Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen zu beziehen und den Gesamtenergieverbrauch um 20% zu reduzieren. Diese kombinierte Klima- und Energiestrategie erhielt den Namen „Europa 2020“.
„Europa 2020“-Strategie
Das erste Drittel des Jahres 2020 ist nun vorbei und so stellt sich die Frage, ob die EU ihre selbstgesteckten Ziele erreichen wird. Die Antwort ist: die meisten davon. Während die Reduktion der Treibhausgasemissionen das Ziel wahrscheinlich sogar um 4% übertreffen wird und der Anteil an erneuerbaren Energien 21% erreicht, wird das übergeordnete Ziel der Senkung des Gesamtenergieverbrauchs wohl um schmerzliche 4,9% verfehl.
Aus diesem Grund liegt der Fokus nun definitiv auf dem Energieverbrauch. Die neueste EU-Verordnung 2019/1782 tritt zum 1. April 2020 in Kraft und legt fest, dass Hersteller externer Spannungsversorgungen neue Grenzen in Bezug auf den Energieverbrauch bei Nulllast sowie gemittelte Effizienzwerte erfüllen und darüber hinaus Informationen zur Energieeffizienz in ihre Produktanleitungen aufnehmen müssen, um die CE-Kennzeichnungsvorschriften zu erfüllen.
EU Effizienzgrenzen für externe AC/DC-Spannungsversorgungen (gültig ab 1. April 2020)
Stromverbrauch bei Nulllast
Mittlerer Wirkungsgrad
Ökodesign, ErPs, DoE VI, EC CoC und Lot6
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 – ErPs) effizienter machen, indem sie weniger effiziente Designs schrittweise abschaffen und neue strikte Effizienzstandards umsetzen.
Aus praktischen Gründen bezieht sich die Ökodesign-Richtlinie auf verschiedene Kategorien relevanter Produkte, die sogenannten „Lots“. Jedes dieser Lots bezieht sich auf eine andere Produktgruppe mit hohem Potenzial für Energieeinsparungen.
Lot 6 betrifft Belüftungseinheiten, eine bedeutende Produktgruppe, da 15% des Gesamtenergieverbrauchs in der EU auf Belüftung, Heizung und Klima entfallen. Die Effizienz von Belüftungssystemen variiert stark. Für Lot 6 werden Mindestanforderungen an die Leistung festlegt, die Jahr um Jahr schrittweise umgesetzt werden.
Mit einem Kunstgriff ähnlich dem des amerikanischen Dodd-Frank Act wurde in den Tiefen der Vorschriften für Lot 6 eine Regelung „versteckt“, die für externe Spannungsversorgungen allgemein gilt – auch für solche, die nichts mit Belüftungssystemen zu tun haben!
Standby-Energieverbrauch Lot 6 (gilt nur für externe Spannungsversorgungen):
Es gibt keine Regelungen für den Standby-Verbrauch interner (eingebauter) Spannungsversorgungen, aber Kunden erwarten in der Regel, dass sie die genannten Standards erfüllen. Nach geltenden Normen darf jede Spannungsversorgung, die 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 bezüglich der durchschnittlichen Mindestwirkungsgrade bei bestimmten Zwischenlasten und Volllast. Diese sind in einem europäischen Verhaltenskodex gelistet (EU CoC betreffend die Energieeffizienz bei externen Netzteilen, Version 5). Die Standards sind bisher nicht obligatorisch, werden voraussichtlich jedoch bald fest in der Ökodesign-Richtlinie verankert.
Bei den Effizienzgrenzen gemäß EU CoC wird unterschieden zwischen Spannungsversorgungen mit Basisspannung (Spannungsausgang ≥6V) und solchen mit Niederspannung (Spannungsausgang <6V). Tier 1 ist die aktuelle Spezifikation. Sie wurde an die vom US-Umweltministerium festgelegten Grenzwerte (DoE Level VI) angeglichen. Die Wirkungsgrade werden bei einer festen Last von 10% gemessen und für weitere vier Lastpunkte (25%, 50%, 75% und 100% Last) gemittelt. Auch Tier 2 wurde bereits veröffentlicht. Diese Version des Effizienzstandards fügt noch strengere Grenzwerte für die durchschnittliche Vier-Punkt- und 10%-Last-Effizienz hinzu, wobei Spannungsversorgungen über 250W und solche mit mehreren Ausgängen ausgenommen sind.
Die neuen Ökodesign-Grenzwerte sind nicht identisch mit den fakultativen CoC-Werten, aber ähnlich.
Grenzwerte gemäß EU CoC (fakultativ) – Tier 1 grün, Tier 2 blau
In der Praxis sind diese Effizienzwerte hoch, aber für AC/DC-Spannungsversorgungen durchaus realistisch. Der Standby-Energieverbrauch bei leistungsstärkeren Bauteilen kann auf wirtschaftliche Weise nur erreicht werden, wenn eine zweite, stromsparende Hilfsspannungsversorgung integriert wird, die genutzt wird, um die Hauptleistungsstufe ein- bzw. auszuschalten (Beispiel siehe RECOM RACM 550 Produktdatenblatt).
Wir helfen Ihnen gerne weiter
RECOM entwickelt effiziente, kompakte und kostengünstige AC/DC-Spannungsversorgungen für den Off-board-Gebrauch oder als Baustein auf einer Platine (PCB). Auch wenn die Grenzwerte der Ökodesign-Richtlinie und des EU CoC nur für externe Spannungsversorgungen verbindlich gelten, hat RECOM sich zum Ziel gesetzt, diese Effizienzwerte auch bei integrierten Spannungsversorgungsmodulen zu erreichen oder gar zu übertreffen. Darüber hinaus berücksichtigen wir bei der Entwicklung neuer AC/DC-Produkte vorsorglich zu erwartende, noch strengere Grenzwerte. Zum Beispiel haben einige unserer On-Board-Spannungsversorgungen mit geringer Leistung einen Nulllastverbrauch von max. 75mW, erreichen also bereits die strengsten Tier-2-Grenzwerte.
Wer sich für die Technologien hinter diesen niedrigen Grenzwerten interessiert, dem sei das RECOM AC/DC-Handbuch ans Herz gelegt. Hier finden Sie ein Kapitel über die Entwicklung von Spannungsversorgungen mit einem möglichst geringen Standby-Stromverbrauch.
Eine effiziente Spannungsversorgungseinheit, ob nun off-board oder on-board, ist für die Erfüllung der geltenden Gesetze und Vorschriften zum Energieverbrauch unerlässlich. Die Verwendung vorzertifizierter AC/DC-Spannungsversorgungen ersetzt nicht die Notwendigkeit, bei der Entwicklung eines effizienten Systems mit der gebotenen Sorgfalt vorzugehen, aber sie erleichtert die Einhaltungskontrolle und macht sie schneller und kostengünstiger.
RECOM: We Power your Products
------------------------------------
References
1, Please refer to the AC/DC Book of Knowledge,
Das erste Drittel des Jahres 2020 ist nun vorbei und so stellt sich die Frage, ob die EU ihre selbstgesteckten Ziele erreichen wird. Die Antwort ist: die meisten davon. Während die Reduktion der Treibhausgasemissionen das Ziel wahrscheinlich sogar um 4% übertreffen wird und der Anteil an erneuerbaren Energien 21% erreicht, wird das übergeordnete Ziel der Senkung des Gesamtenergieverbrauchs wohl um schmerzliche 4,9% verfehl.
Aus diesem Grund liegt der Fokus nun definitiv auf dem Energieverbrauch. Die neueste EU-Verordnung 2019/1782 tritt zum 1. April 2020 in Kraft und legt fest, dass Hersteller externer Spannungsversorgungen neue Grenzen in Bezug auf den Energieverbrauch bei Nulllast sowie gemittelte Effizienzwerte erfüllen und darüber hinaus Informationen zur Energieeffizienz in ihre Produktanleitungen aufnehmen müssen, um die CE-Kennzeichnungsvorschriften zu erfüllen.
EU Effizienzgrenzen für externe AC/DC-Spannungsversorgungen (gültig ab 1. April 2020)
Stromverbrauch bei Nulllast
| Hochspannungsausgang (≥6V) | Niederspannungsausgang einfach (<6V) | Mehrfachausgänge | |
|---|---|---|---|
| Pout ≤ 49W | 100 mW | 100 mW | 300 mW |
| Pout > 49W | 210 mW | 210 mW | 300 mW |
Mittlerer Wirkungsgrad
| Ausgangsleistung | Gemittelte Vier-Punkt-Effizienzwerte (bei 25%, 50%, 75% und 100% Last) | ||
|---|---|---|---|
| Hochspannungsausgang (≥6V) | Niederspannungsausgang einfach (<6V) | Mehrfachausgänge | |
| ≤ 1W | ≤ 0.5 x Pout/1 W + 160 mW |
≤ 0.517 x Pout/1 W + 87 mW |
≤ 0.497 x Pout/1 W + 67 mW |
| >1W – ≤ 49 W | ≤ 0.071 x ln(Pout/1 W) – 0.0014 x Pout/1 W + 670 mW |
≤ 0.071 x ln(Pout/1 W) – 0.0014 x Pout/1 W + 670 mW |
≤ 0.075 x ln(Pout/1 W) + 561 mW |
| > 49 W | ≤ 880 mW | ≤ 870 mW | ≤ 860 mW |
Ökodesign, ErPs, DoE VI, EC CoC und Lot6
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 – ErPs) effizienter machen, indem sie weniger effiziente Designs schrittweise abschaffen und neue strikte Effizienzstandards umsetzen.
Aus praktischen Gründen bezieht sich die Ökodesign-Richtlinie auf verschiedene Kategorien relevanter Produkte, die sogenannten „Lots“. Jedes dieser Lots bezieht sich auf eine andere Produktgruppe mit hohem Potenzial für Energieeinsparungen.
Lot 6 betrifft Belüftungseinheiten, eine bedeutende Produktgruppe, da 15% des Gesamtenergieverbrauchs in der EU auf Belüftung, Heizung und Klima entfallen. Die Effizienz von Belüftungssystemen variiert stark. Für Lot 6 werden Mindestanforderungen an die Leistung festlegt, die Jahr um Jahr schrittweise umgesetzt werden.
Mit einem Kunstgriff ähnlich dem des amerikanischen Dodd-Frank Act wurde in den Tiefen der Vorschriften für Lot 6 eine Regelung „versteckt“, die für externe Spannungsversorgungen allgemein gilt – auch für solche, die nichts mit Belüftungssystemen zu tun haben!
Standby-Energieverbrauch Lot 6 (gilt nur für externe Spannungsversorgungen):
| Modus | Alter Grenzwert (2010) | Grenzwert (2013) | Grenzwert (2020) |
|---|---|---|---|
| Ausgeschaltet (keine Ausgangsleistung) | 1 W | 500 mW | 100 mW |
| Standby (Ausgang ein) | 1 W | 500 mW | 100 mW |
| Standby mit Anzeige | 2 W | 1 W | 210 mW |
Es gibt keine Regelungen für den Standby-Verbrauch interner (eingebauter) Spannungsversorgungen, aber Kunden erwarten in der Regel, dass sie die genannten Standards erfüllen. Nach geltenden Normen darf jede Spannungsversorgung, die 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 bezüglich der durchschnittlichen Mindestwirkungsgrade bei bestimmten Zwischenlasten und Volllast. Diese sind in einem europäischen Verhaltenskodex gelistet (EU CoC betreffend die Energieeffizienz bei externen Netzteilen, Version 5). Die Standards sind bisher nicht obligatorisch, werden voraussichtlich jedoch bald fest in der Ökodesign-Richtlinie verankert.
Bei den Effizienzgrenzen gemäß EU CoC wird unterschieden zwischen Spannungsversorgungen mit Basisspannung (Spannungsausgang ≥6V) und solchen mit Niederspannung (Spannungsausgang <6V). Tier 1 ist die aktuelle Spezifikation. Sie wurde an die vom US-Umweltministerium festgelegten Grenzwerte (DoE Level VI) angeglichen. Die Wirkungsgrade werden bei einer festen Last von 10% gemessen und für weitere vier Lastpunkte (25%, 50%, 75% und 100% Last) gemittelt. Auch Tier 2 wurde bereits veröffentlicht. Diese Version des Effizienzstandards fügt noch strengere Grenzwerte für die durchschnittliche Vier-Punkt- und 10%-Last-Effizienz hinzu, wobei Spannungsversorgungen über 250W und solche mit mehreren Ausgängen ausgenommen sind.
Die neuen Ökodesign-Grenzwerte sind nicht identisch mit den fakultativen CoC-Werten, aber ähnlich.
Grenzwerte gemäß EU CoC (fakultativ) – Tier 1 grün, Tier 2 blau
| Ausgangsleistung | Stromverbrauch Nulllast | 10% Last | Durchschnittliche Vier-Punkt-Effizienz | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Basis-spannung (≥6V) | Nieder-spannung (<6V) | Basis-spannung (≥6V) | Nieder-spannung (<6V) | ||
| 0.3 W – ≤ 1 W | ≤ 100 mW | ≤ 0.5 x Pout + 64 mW |
≤ 0.5 x Pout | ≤ 0.5 x Pout + 160 mW |
≤ 0.517 x Pout + 87 mW |
| ≤ 75 mW | ≤ 0.5 x Pout + + 0.06 |
≤ 0.517 x Pout | ≤ 0.5 x Pout + 0.169 |
≤ 0.517 x Pout + 0.091 |
|
| 1 W – ≤ 49 W |
≤ 100 mW | ≤ 0.0626 x In(Pout) + 546 mW |
≤ 0.072 x In(Pout) + 500 mW |
≤ 0.071 x In(Pout) - 0.0014 x Pout + 670 mW |
≤ 0.0843 x In(Pout) - 0.0014 x Pout + 609 mW |
| ≤ 75 mW | ≤ 0.1 x [0.71 x In(Pout) - 0.0115 x Pout + 5.7] | ≤ 0.1 x [0.843 x In(Pout) - 0.0127 x Pout + 5.18] | ≤ 0.1 x [0.71 x In(Pout) - 0.0115 x Pout + 6.7] | ≤ 0.1 x [0.843 x In(Pout) - 0.011 x Pout + 6.09] | |
| 49 W – ≤ 250 W | ≤ 210 mW | ≤ 790 mW | ≤ 780 mW | ≤ 880 mW | ≤ 870 mW |
| ≤ 150 mW | ≤ 0.79 | ≤ 0.78 | ≤ 0.89 | ≤ 0.88 | |
| 250 W | ≤ 500 mW | ≤ 875 mW | ≤ 875 mW | ≤ 875 mW | ≤ 875 mW |
| k.A. | k.A. | k.A. | k.A. | k.A. | |
In der Praxis sind diese Effizienzwerte hoch, aber für AC/DC-Spannungsversorgungen durchaus realistisch. Der Standby-Energieverbrauch bei leistungsstärkeren Bauteilen kann auf wirtschaftliche Weise nur erreicht werden, wenn eine zweite, stromsparende Hilfsspannungsversorgung integriert wird, die genutzt wird, um die Hauptleistungsstufe ein- bzw. auszuschalten (Beispiel siehe RECOM RACM 550 Produktdatenblatt).
Wir helfen Ihnen gerne weiter
RECOM entwickelt effiziente, kompakte und kostengünstige AC/DC-Spannungsversorgungen für den Off-board-Gebrauch oder als Baustein auf einer Platine (PCB). Auch wenn die Grenzwerte der Ökodesign-Richtlinie und des EU CoC nur für externe Spannungsversorgungen verbindlich gelten, hat RECOM sich zum Ziel gesetzt, diese Effizienzwerte auch bei integrierten Spannungsversorgungsmodulen zu erreichen oder gar zu übertreffen. Darüber hinaus berücksichtigen wir bei der Entwicklung neuer AC/DC-Produkte vorsorglich zu erwartende, noch strengere Grenzwerte. Zum Beispiel haben einige unserer On-Board-Spannungsversorgungen mit geringer Leistung einen Nulllastverbrauch von max. 75mW, erreichen also bereits die strengsten Tier-2-Grenzwerte.
Wer sich für die Technologien hinter diesen niedrigen Grenzwerten interessiert, dem sei das RECOM AC/DC-Handbuch ans Herz gelegt. Hier finden Sie ein Kapitel über die Entwicklung von Spannungsversorgungen mit einem möglichst geringen Standby-Stromverbrauch.
Eine effiziente Spannungsversorgungseinheit, ob nun off-board oder on-board, ist für die Erfüllung der geltenden Gesetze und Vorschriften zum Energieverbrauch unerlässlich. Die Verwendung vorzertifizierter AC/DC-Spannungsversorgungen ersetzt nicht die Notwendigkeit, bei der Entwicklung eines effizienten Systems mit der gebotenen Sorgfalt vorzugehen, aber sie erleichtert die Einhaltungskontrolle und macht sie schneller und kostengünstiger.
RECOM: We Power your Products
------------------------------------
References
1, Please refer to the AC/DC Book of Knowledge,
Anwendungen
