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Energietechnische Anlagen planen und darstellen - Technischer Systemplaner - LF 8 ETS

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Einleitung

Du arbeitest im zweiten Ausbildungsjahr als Technische Systemplanerin oder Technischer Systemplaner der Fachrichtung Elektrotechnische Systeme (ETS). Im Lernfeld 8 planst du energietechnische Anlagen, vergleichst Wege der Elektroenergieversorgung und erstellst überprüfbare technische Zeichnungen. Grundlage ist der KMK-Rahmenlehrplan, gedruckte Seite 37 mit einem Zeitrichtwert von 60 Stunden. Zum Lernfeld gehören Schaltanlagen, Elektrizitätszähler, Stromkreisverteiler, Leitungen und Kabel, Strombelastbarkeit und Leitungsschutz, Photovoltaik sowie Übersichts- und Verteilungspläne.

Dein Ziel: Einen fiktiven berufstypischen Auftrag analysieren, eine funktionsfähige und sichere Versorgungskonzeption begründen, exemplarisch rechnen, die Planung in CAD nachvollziehbar darstellen, Kriterien prüfen und eine vollständige Planungsmappe übergeben. Du unterscheidest dabei Planen von Errichten, Anschließen und Prüfen an realen Anlagen: Elektrische Arbeiten erfordern befugte Elektrofachkräfte und die passenden Schutzmaßnahmen. Im Kurs arbeitest du nur mit Papier, CAD, geprüften Herstellerunterlagen und einer spannungsfreien Simulation.

Die Beispiele sind didaktisch vereinfacht und keine ausführungsreifen Elektropläne. Maßgeblich bleiben aktuelle Normfassungen, Anschlussbedingungen des örtlichen Netzbetreibers, Herstellerunterlagen, betrieblicher Ausbildungsplan, Vorgaben der zuständigen IHK und Landeslehrplan. Aus diesem OER-Kurs folgt keine amtliche Anerkennung oder Prüfungszulassung.

Auftrag analysieren und Energieversorgung beurteilen

Anforderungen erfassen

Eine brauchbare Planung beginnt mit einem schriftlichen Lastenheft: Gebäudezweck, Leistungsbedarf und Gleichzeitigkeiten, vorhandener Netzanschlusspunkt, gewünschte Verfügbarkeit, Platz für Zähler und Verteiler, Leitungswege, Erweiterungsreserve, Umweltziele, Kostenrahmen und Zuständigkeiten. Du hältst Annahmen, offene Fragen und Freigaben getrennt fest. Für eine beispielhafte kleine Werkstatt nimmst du drei getrennte Verbrauchergruppen und eine optionale PV-Anlage an. Eine Leistungsliste verzeichnet Verbraucher, elektrische Eingangsleistung, Spannung, Betriebszeit und verwendete Phase. Das ist noch keine Freigabe zur Installation.

Versorgungsformen und Kriterien

Öffentliches Niederspannungsnetz: planbare Versorgung mit Netzanschluss-, Mess- und Anschlussbedingungen. Photovoltaik mit Netzparallelbetrieb: regenerative Erzeugung schwankt mit Einstrahlung und Temperatur; Wechselrichter, Schutz- und Messeinrichtung müssen zum Netzkonzept passen. Speicher: kann zeitlichen Eigenverbrauch verschieben, verursacht zusätzliche Kosten, Verluste und Materialbedarf. Inselanlage: benötigt eine eigene Erzeugungs-/Speicherbilanz, ist nicht mit einer netzgekoppelten Anlage gleichzusetzen. Vergleiche Funktion und Versorgungssicherheit, Investitions- und Betriebskosten, verfügbare Dachfläche, Wartung, Lebensdauer, Ressourcenverbrauch und CO2-Wirkungen über den Lebenszyklus. Auch die sinnvolle Verringerung von Lasten gehört zur Planung.

Die Größen Leistung P in Watt und Energie E in Wattstunden sind verschieden. Näherung für konstante Leistung: E = P · t. Eine 0,6-kW-Leuchtenlast, die täglich 5 Stunden an 200 Tagen betrieben wird, verbraucht rechnerisch 0,6 · 5 · 200 = 600 kWh pro Jahr. Die Rechnung ist eine Bedarfsschätzung; reale Nutzungszeiten und Regelung können abweichen. Bei Wechselstrom musst du für den Strom je nach Verbraucher auch Wirkungsgrad und Leistungsfaktor berücksichtigen.

Energiefluss einer netzgekoppelten PV-Anlage mit Eigenverbrauch ohne Speicher; Einspeisung und Netzbezug sind verschiedene Energieflüsse. Grafik: Pedalito, CC0 1.0, Wikimedia Commons.

Schaltanlagen, Zähler und Stromkreisverteiler auswählen

Anlagenteile und Aufgaben

Eine Schaltanlage bündelt elektrische Betriebsmittel zum Schalten, Verteilen, Schützen und gegebenenfalls Messen. Der Stromkreisverteiler ordnet Abgänge einzelnen Stromkreisen zu. Ein Elektrizitätszähler misst elektrische Energie in kWh; bei Einspeisung kann eine geeignete Zweirichtungsmessung Bezug und Einspeisung getrennt erfassen. Ein Leitungsschutzschalter dient dem Überstromschutz gemäß Einsatzbedingungen; ein Fehlerstrom-Schutzschalter (RCD) erfasst Differenzströme und ersetzt nicht den Überstromschutz. Der passende Überspannungsschutz und erforderliche Trenn-/Schaltorgane werden nach realem Risiko und Regelwerk geplant. Gerätemaße, Klemmenbezeichnungen, Nennströme, Schaltvermögen, Einsatztemperatur, Verlustleistung und Zubehör entnimmst du aktuellen Datenblättern, auch auf Englisch (rated current, breaking capacity, wiring diagram, ambient temperature).

Foto eines geöffneten Verteilers als Beispiel für räumliche Anordnung; daraus dürfen keine verbindlichen Verdrahtungsregeln abgeleitet werden. Santeri Viinamäki, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.

Netzsysteme und Schutzmaßnahmen

Bei TN-Systemen und TT-Systemen unterscheiden sich Erdungs- und Fehlerstrompfade; IT-Systeme verwenden eine besondere Erdungsanordnung und Überwachung. Ein Plan markiert das zugrunde gelegte Netzsystem, Schutzleiterführung, Schnittstellen und erforderliche Schutzorgane, ohne Schutzmaßnahmen allein aus einem Schaltzeichen abzuleiten. Die konkrete Auswahl, etwa Abschaltbedingungen, RCD-Ausführung, Kurzschlussbeanspruchung und Selektivität, bedarf einer elektrotechnischen Fachprüfung. Symbole und Betriebsmittelkennzeichnungen müssen konsistent und nach den im Projekt geltenden Regelwerken geführt werden. Nutze DIN-EN-/IEC-Schaltzeichenkataloge und CAD-Symbolbibliotheken statt selbst erfundener Symbole.

Historisches Beispiel eines RCD-Symbols, nicht als alleinige aktuelle Normvorlage benutzen. Dmitry G, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Sicherheit: Bei elektrotechnischen Arbeiten gelten die Qualifikation, Aufsicht und geeignete Gefährdungsbeurteilung nach DGUV Information 203-001 und DGUV Vorschrift 3. Die fünf Sicherheitsregeln sind: freischalten; gegen Wiedereinschalten sichern; Spannungsfreiheit feststellen; erden und kurzschließen; benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken. Diese Regeln sind kein Auftrag an Auszubildende, selbst an Netzspannung zu arbeiten. In diesem Kurs nur durch Lehrkraft geprüfte Kleinspannungs-Simulation oder rein digitale Modelle verwenden.

Leitungen, Strombelastbarkeit und Leitungsschutz bemessen

Prüffolge für eine exemplarische Dimensionierung

Betriebsstrom I_B folgt aus der Last. Für einen angenähert ohmschen einphasigen Verbraucher gilt I_B = P / U; bei drei Phasen und symmetrischer Last gilt näherungsweise I_B = P / (√3 · U_LL · cos φ), gegebenenfalls mit Wirkungsgrad. Nennstrom I_n ist ein Kennwert der Schutzeinrichtung; zulässige Strombelastbarkeit I_z ist der für Verlegeart, Temperatur, Häufung, Anzahl belasteter Adern und Leitung ermittelte zulässige Strom. Als grundlegende, nicht hinreichende Prüfbeziehung gilt I_B ≤ I_n ≤ I_z. Weitere Überstromschutzbedingungen, Kurzschlussstrom, Abschaltzeit, Spannungsfall, Schutz bei Fehlern, Schaltvermögen und Herstellerangaben sind zusätzlich zu prüfen. Die Größen I_z und Korrekturfaktoren nicht aus dem Querschnitt allein erfinden.

Für Strombelastbarkeiten und Umrechnungsfaktoren dient etwa DIN VDE 0298-4:2023-06 samt Berichtigung 1:2023-10 als fachlicher Rechercheeinstieg. Je nach Auftrag sind unter anderem die Reihen DIN VDE 0100, Teile 410, 430, 520 und 600, sowie Herstellerunterlagen zu prüfen; die vollständigen Normtexte sind nicht Bestandteil dieses Kurses.

Musterrechnung: ein Stromkreis

Eine angenommene einphasige ohmsche Last von 1.800 W an 230 V ergibt I_B = 1.800 W / 230 V = 7,83 A. Nur für ein fiktives Rechenmodell sind ein Schutzeinrichtungs-Nennstrom I_n = 10 A und eine durch separate fiktive Tabellenprüfung angenommene korrigierte Strombelastbarkeit I_z = 18 A vorgegeben. Dann ist 7,83 A ≤ 10 A ≤ 18 A erfüllt. Die Annahme von 18 A ist kein geprüfter Wert für einen realen Leitungsweg; eine echte Leitungsauswahl erfordert Verlege- und Umgebungseinflüsse sowie die übrigen Schutzprüfungen.

Für den vereinfachten Spannungsfall einer einphasigen Kupferleitung bei 20 °C, angenähert rein ohmscher Last, Hin- und Rückleiter, Länge 25 m einfach, Querschnitt 2,5 mm² und angenommener spezifischer Widerstand ρ = 0,0178 Ω·mm²/m: ΔU ≈ 2 · l · I · ρ / A = 2 · 25 · 7,83 · 0,0178 / 2,5 ≈ 2,79 V. Relativ: 2,79 / 230 · 100 ≈ 1,21 %. Der reale Leitungswiderstand steigt bei Erwärmung; Wechselstromanteile, Klemmen, weitere Abschnitte und die projektspezifische normgerechte Bewertung fehlen in dieser reinen Lernrechnung. Typische Fehler: 25 m doppelt und danach noch einmal doppelt zählen; kW mit W verwechseln; nur I_B rechnen, aber Häufung oder Abschaltbedingungen vergessen; einen RCD als Ersatz für Leitungsschutz ansetzen.

Das folgende Video vermittelt die Grundlagen der Strombelastbarkeit; vergleiche die im Video verwendeten Randbedingungen mit der aktuellen Normfassung und übernimm keine Tabellenwerte ohne Prüfung.

Fachvideo „Leitungsdimensionierung aufgrund der Strombelastbarkeit (Mindestquerschnitt A2) – die Grundlagen“, Kanal „rund um die Elektrotechnik“, 02.11.2024; YouTube, Rechte beim Rechteinhaber.

Photovoltaik und Wirtschaftlichkeit in die Planung einbeziehen

Vom Modul zum Wechselrichter

Ein Photovoltaikmodul erzeugt Gleichstrom. Mehrere Module können zu Strings verbunden werden; Wechselrichter erzeugen netzkompatiblen Wechselstrom. Bei der Planung berücksichtigst du Dachbelegung, Verschattung, Ausrichtung, die Datenblattwerte für Temperatur und zulässige Spannungen, Überspannungs-/Trennkonzept, Einspeisestelle, Zählerkonzept und Genehmigungs-/Registrierungsfragen. Reale DC-Strings sind auch bei getrenntem Netz gefährlich; keine Experimente an PV-Generatoren oder Netzanschlüssen. Netzparallele Erzeugungsanlagen betreffen insbesondere VDE-AR-N 4105:2026-03; die Niederspannungs-Kundenanlage VDE-AR-N 4100:2026-04 und die konkrete TAB des Netzbetreibers. Die 2026 geltenden Fassungen nicht mit älteren Regelständen verwechseln.

Schematisches Symbol einer Solarzelle; kein vollständiger Anschlussplan. XLerate, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons.

Überschlägige Ertrags- und Kostenrechnung

Beispiel: Acht fiktive Module mit jeweils 425 Wp ergeben 8 · 425 = 3.400 Wp = 3,4 kWp unter Standard-Testbedingungen, keine garantierte Dauerleistung. Mit nur als Annahme 950 kWh pro kWp und Jahr ergeben sich 3,4 · 950 = 3.230 kWh/Jahr. Wird davon modellhaft ein Anteil von 40 % zeitgleich selbst genutzt, sind dies 1.292 kWh und 1.938 kWh mögliche Einspeisung. Bei frei angenommenen Stromkosten von 0,32 €/kWh und einer frei angenommenen Einspeisevergütung von 0,07 €/kWh ist der jährliche rechnerische Bruttonutzen 1.292 · 0,32 € + 1.938 · 0,07 € = 549,10 €. Keine reale Preis- oder Vergütungsaussage! Für die Investitionsentscheidung fehlen unter anderem Anschaffung, Wartung, Eigenverbrauchsprofil, Degradation, Netzanschlusskosten, Steuern und Wechselrichterersatz. Stelle Kosten, Klimawirkung, Materialaufwand und Lebensdauer transparent gegenüber.

Fachvideo „Einführung in Photovoltaik: Grundlagen einfach erklärt“, PlusVolt GmbH, 20.01.2025; YouTube, keine behauptete offene Nachnutzungslizenz. Prüfe mögliche veraltete Normhinweise im Video gegen 2026er Quellen.

Praxisauftrag mit CAD, Qualitätsprüfung und Übergabe

Fiktiver Auftrag und Arbeitsplan

Ausgangslage: Ein anonymes Modellgebäude „Werkstatt A“ (kein echter Betrieb) besitzt einen als gegeben angenommenen 230/400-V-Anschluss. Geplant werden getrennte Stromkreisgruppen für LED-Beleuchtung (600 W, Modellphase L1), allgemeine Arbeitsplatzgeräte (1.800 W, Modellphase L2) und einen als 1.200 W elektrischer Eingangsleistung vereinfachten Lüftungsverbraucher (Modellphase L3). Optional wird die oben berechnete 3,4-kWp-PV-Anlage netzparallel konzipiert. In Wirklichkeit erfordern Motoren Anlauf-, Leistungsfaktor- und Schutzbetrachtungen; die Zuordnung auf drei Phasen ist hier eine didaktische Skizze, kein belastbarer Lastflussnachweis.

Arbeitsplan: (1) Kundenanforderungen und fehlende Bestandsunterlagen als offene Punkte markieren. (2) Leistungs- und Verbraucherliste mit Einheiten erstellen. (3) Netzvariante und PV-Option nach Funktion, Kosten und Ökologie vergleichen. (4) Block-/Übersichtsplan mit Netzanschlusspunkt, Zählung, Hauptverteilung, Unterverteilung und optionalem PV-Wechselrichter zeichnen. (5) Für einen Beispielabgang Strom und Spannungsfall rechnen, Leitungsweg, zulässige Strombelastbarkeit und Schutzorgane als prüfpflichtige Planungspositionen kennzeichnen. (6) Geräte-/Datenblattnachweise und Regelwerkscheckliste anlegen. (7) CAD-Datei, PDF-Plot, Revisionsstand, Legende und Stückliste auf Vollständigkeit prüfen. (8) Gegencheck und Übergabeprotokoll erstellen; offene Fachentscheidungen nicht als freigegeben ausgeben.

Prüffähiges Musterergebnis

Verbrauchergruppe	Modellphase	Leistung P	Modellstrom P / 230 V	Prüfvermerk
LED-Beleuchtung	L1	600 W	2,61 A	Schutzkonzept und Nutzung offen
Arbeitsgeräte	L2	1.800 W	7,83 A	Modell-Spannungsfall 2,79 V für 25 m und 2,5 mm²
Lüftung	L3	1.200 W	5,22 A	Motordaten und Startverhalten nachreichen

Übersichtsplan als Funktionskette (nicht zur Verdrahtung): Netzanschlusspunkt → geeignetes Messkonzept → Hauptverteilung → Unterverteilung → getrennte Verbraucherabgänge. Zusätzlicher PV-Pfad: PV-Module → Wechselrichter → zu prüfende Einspeiseschnittstelle an der Kundenanlage. Eine fachliche CAD-Zeichnung enthält außerdem eindeutige Betriebsmittelkennzeichen, eine Planlegende, Plan-/Blattnummer, Projektstatus „Übung – nicht zur Ausführung“, einheitliche Symbole, nachvollziehbare Abgänge, Datenblattreferenzen und Änderungsindex. Offene Fragen sind beispielsweise Netzsystem, Kurzschlussdaten, TAB, genaue Verlegeart, RCD-Auswahl und PV-Anschlussbedingungen.

Bewertungsraster und fachliche Rückmeldung

Kriterium	0 Punkte	2 Punkte	4 Punkte
Auftragsanalyse	Eckdaten fehlen	Anforderungen teilweise erfasst	Randbedingungen, Annahmen und offene Punkte sauber getrennt
Versorgungsvergleich	Keine Kriterien	Zwei Kriterien teilweise begründet	Funktion, Wirtschaftlichkeit und Umwelt systematisch verglichen
Rechenwege	Einheiten/Ansätze fehlen	Rechenweg teilweise korrekt	Formeln, Einheiten, Annahmen und Ergebnis prüfbar
Schutz- und Normenprüfung	Gefährdungen ignoriert	Prüfliste lückenhaft	offene elektrotechnische Fachprüfungen klar markiert und Quellen aktuell
CAD-Darstellung	Unlesbar oder ohne Kennzeichnung	überwiegend verständlich	konsistente Legende, Schnittstellen, Planstand und Abgänge
Übergabe und Nachhaltigkeit	Kein Nachweis	teilweise dokumentiert	Quellen, Varianten, Änderungen, Datenminimierung und Ressourcen begründet

Maximal 24 Punkte. 0 bedeutet nicht vorhanden oder nicht prüfbar; 2 teilweise erfüllt; 4 vollständig und fachlich begründet. Für Zwischenstände sind 1 und 3 Punkte möglich. Orientierende Lernbewertung: 21–24 sehr sicher, 16–20 überwiegend sicher, 10–15 noch überarbeiten, 0–9 umfassend nacharbeiten. Dies ist kein amtlicher IHK-Prüfungsschlüssel. Rückmeldung: Prüfe zuerst falsche Einheiten und fehlende Schutzannahmen, verbessere danach CAD-Lesbarkeit und begründe zuletzt Variantenentscheidungen.

Sicherheits-, Gesundheits- und Datenschutzprüfung: Keine spannungsführenden Aufbauten; Auszubildende erproben allenfalls ein freigegebenes, strombegrenztes Kleinspannungsmodell unter Aufsicht. Ergonomische Bildschirmarbeit, Brandschutzwege und Unfallverhütung mitdenken. Nur erfundene Gebäude- und Personenangaben in Übungsdateien verwenden; bei betrieblichen Projekten Zugriffsrechte, minimale Datenhaltung, gesicherte Dateiablage, Dateiversionen und Löschfristen einhalten. Nachhaltigkeit bedeutet neben Solarstrom auch sparsame Leitungswege, Reparierbarkeit, fachgerechte Entsorgung und die kritische Bilanz eingesetzter Materialien.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Was steht im Zentrum von Lernfeld 8 ETS? (Energietechnische Anlagen analysieren planen und zeichnerisch darstellen) (!Nur Programmierung industrieller Roboter) (!Ausschließlich metallische Treppen konstruieren) (!Nur Sanitäranlagen montieren)

Was misst ein Elektrizitätszähler bei der Energiebilanz? (Elektrische Energie in Kilowattstunden) (!Elektrischen Widerstand in Ohm) (!Leiterquerschnitt in Quadratmillimetern) (!Momentane Beleuchtungsstärke in Lux)

Welche Aussage zur Photovoltaik ist fachlich richtig? (PV Module erzeugen zunächst Gleichstrom) (!PV Module erzeugen ausschließlich Drehstrom) (!PV Module liefern immer dieselbe Leistung) (!PV Module ersetzen alle Schutzmaßnahmen)

Welche Beziehung ist für den grundsätzlichen Überlastschutz als erste Prüfung relevant? (Betriebsstrom kleiner gleich Nennstrom kleiner gleich Strombelastbarkeit) (!Nennstrom muss immer größer als Strombelastbarkeit sein) (!Betriebsstrom spielt keine Rolle) (!Nur der Leitungsdurchmesser entscheidet)

Wie groß ist der Modellstrom einer ohmschen Last von 1800 W an 230 V ungefähr? (7,83 Ampere) (!0,13 Ampere) (!23 Ampere) (!78,3 Ampere)

Wozu dient ein RCD vorrangig? (Zur Erkennung von Differenzströmen) (!Zur alleinigen Begrenzung jeder Überlast) (!Zur Erhöhung der Netzfrequenz) (!Zur Zählung der erzeugten Energie)

Welche Angabe muss in einer realen Leitungsbemessung berücksichtigt werden? (Verlegeart und Umgebungstemperatur) (!Nur die Farbe des Leitungsaußenmantels) (!Nur die grafische Größe des Schaltzeichens) (!Nur der Dateiname der CAD Zeichnung)

Welches Dokument beschreibt den Stromfluss und Aufbau einer Anlage schematisch? (Ein Übersichtsschaltplan mit gekennzeichneten Komponenten) (!Eine unbeschriftete Fotocollage) (!Ein Stundenplan ohne technische Angaben) (!Eine Preisliste ohne Betriebsmittelbezug)

Was ist beim Vergleich zweier Versorgungsvarianten sinnvoll? (Funktion Kosten ökologische Wirkung und Verfügbarkeit abwägen) (!Nur die niedrigste Anschaffungssumme betrachten) (!Den Strompreis ohne Bezugsjahr als konstant annehmen) (!Nur die Anzahl der Leitungen vergleichen)

Wie gehst du bei fehlenden Netzsystemdaten fachgerecht vor? (Daten als offen kennzeichnen und Fachklärung veranlassen) (!Das Netzsystem ohne Nachweis frei erfinden) (!Schutzmaßnahmen aus der Zeichnung entfernen) (!Ohne Prüfung die Ausführung freigeben)

Memory

Finde jeweils den zusammengehörigen Fachbegriff und seine Beschreibung. Rückmeldung: Erkläre nach dem Zuordnen jeden Begriff mit einem selbst gewählten Beispielsatz.

Zweirichtungszähler	Erfasst Bezug und Einspeisung getrennt
Wechselrichter	Wandelt Gleichstrom in netzgeeigneten Wechselstrom um
Stromkreisverteiler	Ordnet elektrische Abgänge übersichtlich zu
Spannungsfall	Spannungsdifferenz infolge des Widerstands im Leitungsweg
Datenblatt	Belegt technische Eigenschaften eines konkreten Betriebsmittels
Legende	Erklärt Zeichen und Kürzel einer technischen Zeichnung

Drag-and-drop

Ordne jedem Planungsschritt die passende Beschreibung zu. Rückmeldung: Begründe deine Reihenfolge vom Bedarf bis zur geprüften Übergabe.

Gesuchter Arbeitsschritt	Passende Beschreibung
Auftragsanalyse	Anforderungen und Randbedingungen schriftlich erfassen
Variantenvergleich	Funktion Kosten und ökologische Folgen bewerten
Bemessung	Betriebsstrom und notwendige Schutzprüfungen behandeln
CAD Plan	Komponenten und Stromkreise eindeutig darstellen
Qualitätssicherung	Unterlagen gegen Prüfliste und Datenblätter abgleichen

Kreuzworträtsel

Nutze die Fachwörter aus den Kapiteln und überprüfe im Anschluss ihre Bedeutung im Planungsauftrag.

Wechselrichter	Wie heißt das Gerät zur Umwandlung von solarem Gleichstrom in Wechselstrom?
Strombelastbarkeit	Wie heißt die zulässige thermische Strombeanspruchung einer Leitung?
Schaltanlage	Wie heißt die technische Gesamtheit zum Schalten Verteilen und Schützen?
Photovoltaik	Wie heißt die direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie?
Netzsystem	Wie heißt die Kategorie der Erdungs- und Stromversorgungsanordnung?
Übersichtsplan	Wie heißt die vereinfachte zeichnerische Darstellung einer Anlage?

LearningApps

Suche ergänzende Zuordnungs- und Wiederholungsaufgaben; wähle ein fachlich geprüftes Angebot und bewerte dessen Aktualität selbst. Die Suchseite ist keine geprüfte Einzelübung.

Lückentext

Die elektrische Energie wird häufig in

angegeben.

Die elektrische Leistung trägt das Formelzeichen

.

Die Umwandlung von Solarstrom in netzgeeigneten Wechselstrom übernimmt ein

.

Die Trennung von Stromkreisabgängen dokumentierst du im

.

Der betriebliche Laststrom heißt

.

Die zulässige Strombelastbarkeit eines Leiters wird mit

gekennzeichnet.

Ein RCD erkennt einen

.

Das Verhältnis von Spannungsabfall zur Nennspannung heißt relativer

.

Für reale Bauteilwerte benötigst du ein aktuelles

.

Vor der fachlichen Freigabe überprüfst du die geltenden

.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben in der fiktiven Werkstatt oder an einer geprüften Offline-Simulation. Nutze nur erfundene Daten. Als Selbstkontrolle gelten nachvollziehbare Quellen, Einheiten, saubere CAD-Beschriftungen und ein begründeter Sicherheitsvorbehalt.

Leicht

Auftragsanalyse: Formuliere fünf Fragen an die fiktive Werkstattleitung und kennzeichne bekannte, angenommene und fehlende Daten.
Elektrizitätszähler: Erstelle ein beschriftetes Begriffsposter zu Leistung, Energie, Netzbezug und Einspeisung mit selbst gewählten Zahlenbeispielen.
Stromkreisverteiler: Zeichne ein ungefährliches Blockbild mit Netzanschlusspunkt, Zähler, Verteilern und drei Verbraucherabgängen und ergänze eine Legende.
Photovoltaik: Erläutere schriftlich den Energiefluss vom Solarmodul zum Verbraucher und unterscheide Gleich- und Wechselstrom.

Standard

Elektrische Leistung: Berechne die drei Modellströme der Werkstatt aus den Eingangsleistungen und 230 V und erläutere die Grenzen dieser Rechnung.
Leitungsschutz: Prüfe die fiktiven Größen I_B = 7,83 A, I_n = 10 A, I_z = 18 A und liste mindestens vier zusätzlich benötigte Nachweise auf.
CAD: Erstelle einen CAD-Übersichtsplan mit Planrahmen, eindeutiger Kennzeichnung, Symbollegende, Änderungsindex und dem Hinweis „Übung – nicht zur Ausführung“.
Energieeffizienz: Vergleiche die Versorgung ohne und mit Photovoltaik anhand von jeweils drei funktionalen, ökonomischen und ökologischen Kriterien.

Schwer

Spannungsfall: Rechne den Muster-Spannungsfall für 25 m und 2,5 mm² nach, ändere dann die Leitungslänge auf 40 m und diskutiere die Annahmen und thermischen Grenzen.
Elektrotechnische Normen: Erstelle eine prüfbare Quellenmatrix mit aktueller VDE-AR-N 4100, VDE-AR-N 4105, DGUV Vorschrift 3, Leitungsbelastbarkeit und der lokalen TAB; notiere jeweils den Prüfgegenstand und den Quellenstand.
Stückliste: Erzeuge aus einem eigenen CAD-Plan eine versionierte, quellenbasierte Komponentenliste mit Platzhaltern für noch nicht freigegebene Schutzgeräte; prüfe mindestens zwei englischsprachige Datenblattbegriffe.
Projektmanagement: Präsentiere eine alternative, ressourcenschonende Energieversorgung und verteidige sie gegenüber einem fiktiven Auftraggeber mit Kostenannahmen, Sicherheitsgrenzen und dokumentierten Unsicherheiten.

Lernkontrolle

Anforderungsmanagement: Prüfe anhand eines selbst erstellten Auftragsblatts, welche Informationen für eine echte Netzanschlussplanung fehlen; erkläre die Folgen zweier fehlender Angaben.
Elektrische Stromstärke: Leite für die Werkstattabgänge die Rechenansätze ab und zeige, weshalb ein Drehstrommotor andere Angaben als eine ohmsche Übungslast benötigt.
Elektroinstallation: Unterscheide Betriebsstrom, Nennstrom und Strombelastbarkeit und beurteile einen Fall mit I_B = 14 A, I_n = 16 A und nur I_z = 13 A fachlich.
Photovoltaikanlage: Prüfe eine Eigenverbrauchsrechnung mit selbst gewählten Preisen auf Einheiten, unzulässige Verallgemeinerungen und fehlende Investitionskosten.
Elektrische Sicherheit: Erläutere, warum weder eine plausible CAD-Zeichnung noch ein RCD die Befugnis zum Arbeiten an realen elektrischen Anlagen ersetzen.
Technische Dokumentation: Übergib einem fiktiven Fachprüfer einen Plan mit Änderungsindex, offenen Schutzentscheidungen, geprüften Quellen und erklärter Legende und dokumentiere dessen Rückmeldung.

Lernnachweis

Abgabe: Planungsmappe „Werkstatt A – Simulation“ mit (1) anonymisiertem/fiktivem Auftragsblatt, (2) Lasten-/Verbraucherliste, (3) funktional-ökologisch-ökonomischem Variantenvergleich, (4) einer ausführlichen Modellberechnung des Stroms und Spannungsfalls, (5) CAD-Übersichts- und Verteilungsplan als Originaldatei und PDF, (6) Legende, Datenblatt-/Normen-/Quellenmatrix, (7) Bewertungsraster mit eigener Punktevergabe und (8) Änderungs- und Übergabeprotokoll. Das Ergebnis ist an den sechs Kriterien der 24-Punkte-Tabelle im fünften Kapitel prüfbar. Ein Lernpartner kennzeichnet Unklarheiten; du dokumentierst die Korrektur. Keine Netzspannungstests und keine personenbezogenen Echtinformationen.

OER und Wikipedia

Berufs- und Rechtsgrundlagen: KMK-Rahmenlehrplan, LF 8 ETS, S. 37; BIBB-Berufsprofil ETS; konsolidierte Ausbildungsordnung. Nur die ETS-Fachrichtung ist verbindlicher Gegenstand dieses Kurses; VAT und SMT werden allenfalls zur Abgrenzung genannt.

Aktuelle Fach- und Sicherheitsquellen, Abruf Oktober 2026: VDE FNN: TAR Niederspannung 4100, Fassung 2026-04; VDE FNN: Erzeugungsanlagen 4105, Fassung 2026-03; VDE Verlag: DIN VDE 0298-4:2023-06 und Berichtigung; DGUV Information 203-001; BDEW: TAB-Muster 2026. Für das konkrete Projekt zusätzlich die örtlich gültigen Netzbetreiber-TAB, Herstellerdaten und zugänglichen Normvolltexte durch Fachkräfte prüfen. Der KMK-Text von 2011 definiert Lernziele, aber keine heute unverändert gültigen technischen Anschlusswerte.

Geprüfte frei lizenzierte Medien und Bildrechte: Energiefluss PVA.svg – Pedalito, CC0 1.0; Opened distribution board.jpg – Santeri Viinamäki, CC BY-SA 4.0; Symbol of RCD.JPG – Dmitry G, CC BY-SA 3.0; Photovoltaic cell.svg – XLerate, CC BY-SA 3.0. Alle Bildlinks führen zur jeweiligen Dateibeschreibung einschließlich Lizenz; bei Bearbeitungen sind Urheberangabe, Lizenzlink und Änderungskennzeichnung einzuhalten.

Erklärvideos (deutsch, nicht als OER freigegeben): „Leitungsdimensionierung ... die Grundlagen“, rund um die Elektrotechnik, 2024 und „Einführung in Photovoltaik“, PlusVolt GmbH, 2025. Vor Unterrichtseinsatz fachliche Aktualität und Videoverfügbarkeit prüfen; keine geschützten Videoinhalte kopieren.

Weiterführende offene Lektüre: Wikipedia: Photovoltaik und Wikipedia: Elektrische Leistung. Wikipedia-Inhalte kritisch mit Normen und Herstellerdaten abgleichen.

Verknüpfte Lernbereiche

Energietechnik

Elektrische Energie und Elektrische Leistung
Schaltplan und CAD
Leitungsschutz und Elektrische Sicherheit
Photovoltaik und Energieeffizienz
Technische Dokumentation und Qualitätsmanagement

Schnittstellen statt Zusatzpflichten: Mathematik (Einheiten, Prozentrechnung, Dimensionierung), Physik (Spannung, Strom, Widerstand), Informatik (CAD und Dateiversionierung), Wirtschaft (Lebenszykluskosten), Umweltbildung (Ressourcen und CO2-Bilanz), Englisch (Datenblätter) sowie die Fachrichtungen VAT/SMT lediglich vergleichend. Als Projektideen eignen sich ein CAD-Planungsbüro im Klassenraum, eine normenkritische Datenblattwerkstatt und ein PV-Energiemanagement-Vergleich ausschließlich am Modell.