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Elektrische Energieverteilung und Betriebstechnik – Lasten und Gleichzeitigkeiten einordnen

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Einleitung

Elektrische Energieverteilung und Betriebstechnik – Lasten und Gleichzeitigkeiten einordnen

Kurzbeschreibung: Installierte Leistung und tatsächlicher Bedarf.

Zielgruppe: Ausbildung in Elektrotechnik und Betriebstechnik

Lernzeit: 6 kurze Lerneinheiten, insgesamt etwa 50–60 Minuten, plus Vertiefungsaufgaben.

Deine Lernziele:

Installierte Leistung und tatsächlichen Leistungsbedarf unterscheiden.
Lastprofile und Signaldiagramme auswerten.
Gleichzeitigkeitsfaktoren berechnen und beurteilen.
Stromlaufbilder lesen und sichere Schaltungssimulationen nutzen.
Grenzen einer vereinfachten Leistungsabschätzung erkennen.

Bild: Beispiel eines Tageslastgangs eines Haushalts. Quelle: Trackler, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0. Die Grafik stellt nicht den nachfolgenden Ausbildungsfall dar.

Leitfrage: Müssen alle installierten Verbraucher gleichzeitig mit ihrer vollen Nennleistung berücksichtigt werden?

Sicherheitsregel: Die praktischen Übungen erfolgen ausschließlich virtuell oder an dafür vorgesehenen, geprüften und berührungssicheren Schulungsmodellen mit sicherer Kleinspannung unter fachkundiger Aufsicht. Keine Arbeiten an Netzspannung. Arbeiten an realen elektrischen Anlagen sind entsprechend qualifizierten und beauftragten Personen vorbehalten. Quizresultate, Simulationen und Rechenergebnisse erteilen niemals eine Arbeits-, Schalt- oder Anlagenfreigabe.

Lerneinheit 1: Leistung und Bedarf unterscheiden

Dauer: 6 Minuten

Drei wichtige Größen

Begriff	Bedeutung	Beispiel
Installierte Leistung	Summe der angesetzten Nennleistungen aller betrachteten Verbraucher	4,0 kW
Tatsächliche Leistung	Momentane Leistungsaufnahme während des Betriebs	2,4 kW
Maximaler Leistungsbedarf	Größte gemeinsame Leistungsaufnahme im betrachteten Zeitraum	2,8 kW

Merke: Die Summe der Nennleistungen ist nicht automatisch die gleichzeitig auftretende Lastspitze.

Die installierte Leistung ist im Ausbildungsfall:

$P_{i n s t} = \sum_{i = 1}^{n} P_{N, i}$

Bild: Schematischer Tageslastverlauf mit tatsächlicher und idealisierter Last, Freshman404, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Leistung oder Energie?

Leistung wird beispielsweise in Kilowatt (kW) angegeben. Elektrische Energie wird beispielsweise in Kilowattstunden (kWh) angegeben.

$E = P \cdot t$

Ein Verbraucher mit 2 kW benötigt bei einer konstanten Betriebsdauer von 30 Minuten:

$E = 2 k W \cdot 0,5 h = 1 k W h$

Mini-Aufgabe: Erkläre, warum zwei Verbraucher dieselbe Energiemenge verbrauchen können, obwohl ihre Leistung unterschiedlich ist.

Feedback: Leistung und Betriebsdauer wirken gemeinsam auf die Energiemenge. Eine hohe Leistung bei kurzer Laufzeit kann dieselbe Energie ergeben wie eine niedrige Leistung bei längerer Laufzeit.

Lerneinheit 2: Stromlaufbilder lesen

Dauer: 8 Minuten

Bild: Sammlung elektrotechnischer Schaltzeichen, Emareg, Wikimedia Commons, CC0 1.0.

Ein Stromlaufplan stellt die elektrischen Verbindungen und Funktionen mithilfe von Schaltzeichen dar.

Bild: Einfacher Batteriestromkreis mit Schalter und Lampe, MikeRun, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Mehrere Verbraucher

Bild: Parallelschaltung als Grundprinzip, Maxmath12, Wikimedia Commons, CC0 1.0.

Für den Ausbildungsfall verwenden wir vier unabhängig schaltbare Verbraucher.

Vereinfachtes Stromlaufbild für eine virtuelle Gleichstromsimulation:

         +5 V – nur virtuell
                  |
                  +-- S_A -- R_A --+
                  |               |
                  +-- S_B -- R_B --+
                  |               |
                  +-- S_C -- R_C --+--- 0 V
                  |               |
                  +-- S_D -- R_D --+

Legende: S bezeichnet einen Schalter. R bezeichnet einen Modellwiderstand. A, B, C und D kennzeichnen die vier Verbraucherzweige.

Das Bild stellt ausschließlich ein vereinfachtes Modell dar. Es ist kein Netzinstallationsplan.

Mini-Aufgabe: Was geschieht im Modell, wenn Du nur S_A und S_C schließt?

Feedback: Nur die Zweige A und C führen im idealen Modell Strom. Bei konstanter Versorgungsspannung nimmt die gemeinsame Leistungsaufnahme gegenüber einem einzelnen aktiven Zweig zu.

Lerneinheit 3: Signaldiagramme und Lastprofile

Dauer: 7 Minuten

Bild: Digitale Signalzustände und Schaltflanken, Aeroid und Grabert, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Ein Signaldiagramm zeigt, wann ein Verbraucher ein- oder ausgeschaltet ist.

Schaltsignal:

1 = eingeschaltet
0 = ausgeschaltet

Ein Lastprofil zeigt die Leistungsaufnahme über der Zeit.

Die Gesamtleistung ergibt sich für unser vereinfachtes Modell aus:

$P_{g e s} (t) = \sum_{i} s_{i} (t) \cdot P_{N, i}$

Dabei ist $s_{i} (t)$ der jeweilige Schaltzustand mit 0 oder 1.

Mini-Aufgabe: Zwei Verbraucher sind gleichzeitig aktiv. Was musst Du addieren, um die gemeinsame Leistung zu erhalten?

Feedback: Addiere ihre Leistungen für dasselbe Zeitfenster. Leistungen aus unterschiedlichen Zeitfenstern dürfen nicht ohne Weiteres zu einer gemeinsamen Lastspitze addiert werden.

Lerneinheit 4: Ausbildungsfall Modellwerkstatt

Dauer: 12 Minuten

Der Arbeitsauftrag

In einer fiktiven Ausbildungswerkstatt sollen die Leistungsdaten von vier Verbrauchern ausgewertet werden.

Auftrag: Bestimme die installierte Leistung, das Lastprofil, die Lastspitze und den Gleichzeitigkeitsfaktor.

Modellannahmen: Alle Verbraucher nehmen im eingeschalteten Zustand ihre angegebene Wirkleistung konstant auf. Anlaufströme, Blindleistung, Teillast, Taktbetrieb und Netzrückwirkungen werden in diesem Beispiel nicht berücksichtigt. Die angegebenen Schaltzustände sind künstliche Übungsdaten, keine gemessenen Betriebswerte.

Verbraucherübersicht

Kennzeichen	Verbraucher	Angesetzte Leistung
A	Heizlüfter	1,6 kW
B	Wasserkocher	1,2 kW
C	Elektrisches Lehrgerät	0,8 kW
D	Beleuchtungsgruppe	0,4 kW
Installierte Leistung		4,0 kW

Signaldiagramm der vier Verbraucher

Zeitfenster     I    II   III   IV

A Heizlüfter    █     ·     █    ·
B Wasserkocher  ·     █     █    ·
C Lehrgerät     █     █     ·    █
D Beleuchtung   ·     █     ·    █

█ = ein
· = aus

Zeitliche Zuordnung:

Intervall	Zeitraum	Aktive Verbraucher	Gesamtleistung
I	08:00–08:15 Uhr	A und C	2,4 kW
II	08:15–08:30 Uhr	B, C und D	2,4 kW
III	08:30–08:45 Uhr	A und B	2,8 kW
IV	08:45–09:00 Uhr	C und D	1,2 kW

Leistungsberechnung

Installierte Leistung:

$P_{i n s t} = 1,6 + 1,2 + 0,8 + 0,4 = 4,0 k W$

Größter gleichzeitiger Leistungsbedarf:

$P_{m a x} = 1,6 + 1,2 = 2,8 k W$

Gleichzeitigkeitsfaktor für das vereinfachte Ausbildungsmodell:

$g = \frac{P_{m a x}}{P_{i n s t}}$

$g = \frac{2,8}{4,0} = 0,70$

Ergebnis: Im betrachteten Übungszeitraum beträgt die Lastspitze 70 % der installierten Leistung.

Wichtig: Der Wert 0,70 beschreibt nur das vorgegebene Modell und seine Zeitfenster. Er ist weder ein allgemeingültiger Erfahrungswert für Werkstätten noch ein Nachweis, dass im späteren Betrieb keine höhere Last auftreten kann.

Energiebedarf im Beobachtungszeitraum

Alle Intervalle dauern jeweils 15 Minuten beziehungsweise 0,25 Stunden.

$E = (2,4 + 2,4 + 2,8 + 1,2) k W \cdot 0,25 h$

$E = 2,2 k W h$

Vergleich:

Lastspitze: 2,8 kW
Energie während der betrachteten Stunde: 2,2 kWh

Mini-Aufgabe: Welche Größe hilft Dir beim Vergleichen von Lastspitzen, welche beim Vergleichen der verbrauchten Energiemenge?

Feedback: Die Leistung beschreibt die Belastung im jeweiligen Zeitfenster. Die Energie berücksichtigt zusätzlich die Dauer. Beide Größen sind für unterschiedliche Fragestellungen wichtig.

Lerneinheit 5: Berührungssicher simulieren

Dauer: 12 Minuten

Virtuelles Gleichstromlabor

Interaktive Simulation:

PhET – Stromkreise schalten: Gleichstrom öffnen

Simulation von PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu, CC BY-NC 4.0. Für nichtkommerzielle Bildungszwecke nutzbar. Die Simulation wird über die Originalseite aufgerufen.

Video: Einführung in die Simulation (Englisch)

Michelle Parry: Using Circuit Construction Kit DC. Das Video erläutert die Bedienung, nicht die Auslegung elektrischer Energieverteilungen.

Virtueller Arbeitsauftrag

Verwende ausschließlich den virtuellen Schaltungsbaukasten.

Wähle eine virtuelle Batterie mit 5 V und die Schaltbildansicht.
Erstelle vier parallele Zweige mit jeweils einem Schalter und einem Widerstand.
Verwende für A einen Widerstand von 25 Ohm, für B ungefähr 33,3 Ohm, für C 50 Ohm und für D 100 Ohm.
Aktiviere nacheinander die Verbraucher entsprechend den vier Zeitfenstern.
Ermittle die Gesamtstromstärke im idealen Simulationsmodell und dokumentiere die Schaltzustände.
Vergleiche die relative Gesamtleistung der vier Zeitfenster.

Die gewählten Widerstände bilden die Leistungsverhältnisse des Ausbildungsfalls ungefähr im Maßstab nach. Sie sind keine Bauteilempfehlung für eine reale Anlage.

Kontrollwerte bei idealen Modellbedingungen:

Intervall	Gesamtstrom bei 5 V, ungefähr	Modellleistung, ungefähr
I	0,30 A	1,50 W
II	0,30 A	1,50 W
III	0,35 A	1,75 W
IV	0,15 A	0,75 W

Die installierte Modellleistung bei allen vier aktiven Zweigen beträgt ungefähr 2,50 W. Das Verhältnis aus 1,75 W zu 2,50 W ergibt ebenfalls ungefähr 0,70.

Gestufte Hilfen:

Hilfe 1 – Orientierung: Eine Parallelschaltung besitzt mehrere Zweige zwischen denselben Versorgungspunkten.

Hilfe 2 – Vorgehen: Nutze für jeden Zweig einen eigenen Schalter. Die Stellung des Schalters bestimmt den Schaltzustand.

Hilfe 3 – Rechnung: Für den idealen Widerstand gilt $P = U^{2} / R$ . Die Gesamtleistung ist die Summe der aktiven Zweigleistungen.

Begründetes Feedback: Im idealen Modell erzeugen die verschiedenen Widerstände unterschiedliche Leistungen. Der relative Spitzenwert entspricht dadurch ungefähr dem Leistungsanteil des Ausbildungsfalls. Die Simulation veranschaulicht Zusammenhänge; sie bildet weder reale Netzspannung noch Schutzmaßnahmen, Erwärmung, Anlaufvorgänge oder komplexe Betriebssituationen vollständig ab.

Alternative: Berührungssicheres Schulungsmodell

Wenn ein geeignetes Schulungsmodell vorhanden ist, kann die Lehrkraft eine fertige, geprüfte, berührungssichere Schaltung mit sicher getrennter Kleinspannungsversorgung vorsehen. Die Lernenden dürfen nur die ausdrücklich dafür vorgesehenen Bedienelemente entsprechend der Gefährdungsbeurteilung und Unterweisung benutzen.

Keine Netzverdrahtung, keine Arbeiten an geöffneten Geräten oder Verteilungen und keine eigenständigen Änderungen an realen Anlagen.

Lerneinheit 6: Lasten fachlich einordnen

Dauer: 6 Minuten

Der Gleichzeitigkeitsfaktor dient dazu, die gemeinsame Belastung mehrerer Verbraucher zu beurteilen.

In der Fachliteratur werden unter dem Begriff je nach Betrachtung und Norm unterschiedliche Bezugsgrößen verwendet. Für unseren Fall ist der Nenner ausdrücklich die Summe der angesetzten Nennleistungen.

Ein anderer Betrachtungsansatz kann die Summe einzelner maximaler Betriebsleistungen verwenden. Diese Definitionen dürfen nicht ohne Prüfung ihrer Bezugsgrößen vermischt werden.

In der realen Planung zusätzlich wichtig:

Bemessungsstrom und gegebenenfalls Scheinleistung sowie Leistungsfaktor
Lastprofile, mögliche Betriebszustände und Anlaufvorgänge
Erforderliche gleichzeitig betriebene Verbraucher
Schutzkonzept, Leitungsdimensionierung, Betriebsbedingungen und geltende technische Regeln
Vorgaben der Verantwortlichen und des Netzbetreibers

Ein geschätzter Gleichzeitigkeitsfaktor ersetzt keine normgerechte elektrische Planung.

Video zur Vertiefung: Gleichzeitigkeitsfaktor berechnen

Elektrotechnik in 5 Minuten by Alexander Stöger: Gleichzeitigkeitsfaktor berechnen – im Kontext einer Wechselrichterauswahl. Prüfe bei der Übertragung auf andere Anlagen immer die Modellannahmen.

Ergänzende Darstellung: Lastdauerlinie

Bild: Beispiel einer Lastdauerlinie, Quelle U.S. Department of Energy / Energy Information Administration, gemeinfrei in den USA, Wikimedia Commons.

Beachte: Eine Lastdauerlinie ordnet Leistungswerte nach ihrer Höhe beziehungsweise Dauer. Anders als das chronologische Lastprofil zeigt sie nicht unmittelbar, wann eine bestimmte Last aufgetreten ist.

Reflexionsfrage: Kann eine geordnete Lastdauerlinie allein erklären, welche Verbraucher gleichzeitig eingeschaltet waren?

Feedback: Nein. Für die Zuordnung einzelner Verbraucher werden zusätzlich zeitbezogene Daten oder passende Schaltsignale benötigt.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben

Basisaufgabe: Installierte Leistung bestimmen

Auftrag: In einem weiteren virtuellen Modell sind drei Verbraucher mit 500 W, 800 W und 200 W angegeben. Bestimme die installierte Gesamtleistung in Kilowatt.

Hilfe 1: Sammle alle drei Nennleistungen.

Hilfe 2: Addiere die Werte zuerst in Watt.

Hilfe 3: Teile zur Umrechnung von Watt in Kilowatt durch 1000.

Begründetes Feedback: 500 + 800 + 200 = 1500 W = 1,5 kW. Die Rechnung ist richtig, wenn alle drei angegebenen Nennleistungen berücksichtigt werden. Das Ergebnis beschreibt noch nicht den gleichzeitigen Betriebsbedarf.

Anwendungsaufgabe: Lastspitze bestimmen

Auftrag: Werte die vier Zeitfenster des Ausbildungsfalls aus und ermittle den Gleichzeitigkeitsfaktor.

Hilfe 1: Betrachte jedes Zeitfenster separat.

Hilfe 2: Addiere nur die Leistungen der eingeschalteten Verbraucher.

Hilfe 3: Teile den größten Summenwert durch 4,0 kW.

Begründetes Feedback: Der größte Wert tritt in Intervall III auf. Es ergeben sich 2,8 kW und g = 0,70. Die Entscheidung für das Maximum ist durch das Signaldiagramm begründet, nicht durch die bloße Summe aller Nennleistungen.

Transferaufgabe: Lastspitze verschieben

Auftrag: Verbraucher B soll im Intervall III ausgeschaltet und stattdessen zusätzlich im Intervall IV betrieben werden. In Intervall II bleibt B eingeschaltet. Berechne die neue Lastspitze und beurteile die Änderung des Energiebedarfs.

Hilfe 1: Die Betriebsdauer von B bleibt insgesamt unverändert.

Hilfe 2: Berechne die neue Summenlast für III und IV.

Hilfe 3: Vergleiche die vier neuen Summenwerte und die Summe ihrer Energien.

Begründetes Feedback: Die neuen Leistungen betragen 2,4 kW, 2,4 kW, 1,6 kW und 2,4 kW. Die Lastspitze sinkt auf 2,4 kW und der Modellfaktor auf 0,60. Die Energie bleibt im vereinfachten Fall bei 2,2 kWh, weil sich die Betriebsdauer und die angenommene Leistung von B nicht ändern.

Praxisgrenze: Die Verschiebung darf in einer realen Anlage nur erfolgen, wenn sie betrieblich zulässig, sicher und fachlich bewertet ist. Notwendige Verbraucher und sicherheitsrelevante Funktionen dürfen nicht aufgrund einer Modellrechnung deaktiviert werden.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt die installierte Leistung im Ausbildungsfall? (Die Summe der angesetzten Nennleistungen) (!Die niedrigste momentane Leistungsaufnahme) (!Die verbrauchte Energie pro Jahr) (!Die Stromstärke eines einzelnen Verbrauchers)

Welche Einheit ist eine Einheit elektrischer Leistung? (Kilowatt) (!Kilowattstunde) (!Amperestunde) (!Ohmmeter)

Was zeigt ein Lastprofil? (Die Leistungsaufnahme im Zeitverlauf) (!Nur die Anzahl der Steckdosen) (!Ausschließlich die installierte Leistung) (!Nur die Netzfrequenz)

Wie groß ist die installierte Leistung im Ausbildungsfall? (4,0 kW) (!2,8 kW) (!2,2 kW) (!1,6 kW)

Wie groß ist die Lastspitze im dargestellten Ausbildungsfall? (2,8 kW) (!4,0 kW) (!2,2 kW) (!1,2 kW)

Welcher Gleichzeitigkeitsfaktor ergibt sich im Ausbildungsfall? (0,70) (!0,25) (!1,40) (!0,10)

Welche Verbraucher sind während der größten Lastspitze aktiv? (Heizlüfter und Wasserkocher) (!Lehrgerät und Beleuchtung) (!Heizlüfter und Lehrgerät) (!Wasserkocher und Beleuchtung)

Was bedeutet im Signaldiagramm der Zustand eins? (Der betrachtete Verbraucher ist eingeschaltet) (!Der Verbraucher ist ausgeschaltet) (!Der Verbraucher besitzt eine bestimmte Netzspannung) (!Der Verbraucher ist geprüft und freigegeben)

Wie verändert sich die Lastspitze bei der beschriebenen Verschiebung von B in Intervall IV? (Sie sinkt auf 2,4 kW) (!Sie steigt auf 4,0 kW) (!Sie bleibt bei 2,8 kW) (!Sie sinkt auf 1,2 kW)

Was folgt aus einem erfolgreich bestandenen Quiz? (Ein nachgewiesener Lernfortschritt ohne Arbeitsfreigabe) (!Die Erlaubnis zu Arbeiten an Netzspannung) (!Die Freigabe einer elektrischen Anlage) (!Der Nachweis einer vollständigen Anlagenprüfung)

Memory

Installierte Leistung	Summe der angesetzten Nennleistungen
Lastspitze	Größte gemeinsame Leistungsaufnahme
Lastprofil	Leistung im zeitlichen Verlauf
Gleichzeitigkeitsfaktor	Verhältnis von Lastspitze zur Nennleistungssumme im Übungsmodell
Kilowatt	Einheit elektrischer Leistung
Kilowattstunde	Einheit elektrischer Energie
Schaltsignal	Darstellung eines zeitbezogenen Ein- oder Auszustands
Stromlaufplan	Darstellung elektrischer Verbindungen mit Schaltzeichen

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Lastliste	Nennleistungen sammeln
Signaldiagramm	Zeitliche Schaltzustände darstellen
Summenlastkurve	Zeitgleiche Verbraucherleistungen addieren
Lastspitze	Größten gemeinsamen Leistungswert bestimmen
Gleichzeitigkeitsfaktor	Verhältnis zur installierten Leistung bilden

Kreuzworträtsel

Lastprofil	Wie heißt die Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Leistungsaufnahme?
Leistung	Welche physikalische Größe wird häufig in Kilowatt angegeben?
Energie	Welche Größe wird beispielsweise in Kilowattstunden angegeben?
Schalter	Welches Bauteil verändert den Ein- oder Auszustand eines Stromkreises?
Spitzenlast	Wie heißt die größte auftretende gemeinsame Leistung?
Simulation	Wie heißt die virtuelle Nachbildung eines technischen Vorgangs?

LearningApps

Die Einbindung öffnet eine thematische Suche. Die Verfügbarkeit und Qualität einzelner Übungen sind vor dem Einsatz zu prüfen.

Lückentext

Die Summe der angesetzten Nennleistungen heißt installierte

.

Der tatsächliche elektrische Leistungsbedarf verändert sich mit dem

der Verbraucher.

Ein zeitlicher Verlauf der Leistungsaufnahme wird als

bezeichnet.

Der größte auftretende Gesamtleistungswert heißt

.

Die elektrische Leistung kann in

angegeben werden.

Elektrische Energie wird beispielsweise in

angegeben.

Der Gleichzeitigkeitsfaktor wird im vereinfachten Ausbildungsfall als

aus Lastspitze und installierter Leistung bestimmt.

Bei einer Parallelschaltung liegt an den Zweigen einer idealen Quelle dieselbe

an.

Im Signaldiagramm werden eingeschaltete Verbraucher als

dargestellt.

Eine Veränderung der Schaltzeiten kann die

der Verbraucher verändern.

Ein virtuelles Schaltungsmodell bezeichnet man als

.

Ein Quiz ersetzt niemals eine sicherheitstechnische

.

Offene Aufgaben

Leicht

Leistung: Erstelle eine digitale Lernkarte, die installierte Leistung und momentanen Leistungsbedarf mit einer eigenen Skizze erklärt.
Stromlaufplan: Zeichne den vereinfachten Stromlaufplan mit zwei unabhängig geschalteten Verbraucherzweigen nach und beschrifte die Bauteile.
Lastprofil: Stelle die vier Lastwerte des Ausbildungsfalls in einem selbst gezeichneten Diagramm dar.
Elektrische Energie: Gestalte ein kurzes Erklärplakat zum Unterschied zwischen Kilowatt und Kilowattstunden.

Standard

Gleichzeitigkeitsfaktor: Entwickle einen zweiten fiktiven Verbraucherplan mit vier Geräten und berechne einen eigenen Gleichzeitigkeitsfaktor.
Signaldiagramm: Erstelle in einer Tabellenkalkulation vier Schaltsignale und eine daraus berechnete Summenlastkurve.
Elektrischer Stromkreis: Dokumentiere Deine virtuelle PhET-Schaltung durch ein eigenes Stromlaufbild, Screenshots und ein Messprotokoll unter Beachtung der Lizenzbedingungen.
Berufsausbildung: Führe ein Interview mit einer Elektrofachkraft über die Bedeutung von Betriebszeiten, Lastspitzen und fachlicher Verantwortung. Keine Arbeiten oder Messungen an realen Anlagen durchführen.

Schwer

Lastmanagement: Entwickle anhand des Modellfalls zwei zeitliche Betriebsvarianten. Vergleiche Lastspitzen und Energie und bewerte betriebliche Einschränkungen.
Elektroplanung: Erstelle ein kurzes Fachposter mit Beispielen, warum ein einzelner Gleichzeitigkeitsfaktor keine vollständige Dimensionierung einer Anlage ermöglicht.
Berufliche Handlungskompetenz: Produziere ein Erklärvideo, das eine Lastspitzenberechnung und eine sichere virtuelle Schaltungssimulation zeigt.
Gefährdungsbeurteilung: Entwirf für eine fiktive Unterrichtssituation ein Konzept, das virtuelle Lernhandlungen, berührungssichere Schulungsmodelle und ausschließlich fachlich beauftragte reale Elektroarbeiten klar voneinander trennt.

Lernkontrolle

Bearbeite die Aufgaben schriftlich oder in einer fachlichen Präsentation. Begründe Deine Entscheidungen. Es geht nicht nur um richtige Zahlen, sondern um das Verständnis von Zusammenhängen.

Lastprofile vergleichen: Zwei Werkstätten besitzen dieselbe installierte Leistung, aber unterschiedliche Betriebszeiten. Erkläre, warum ihre Lastspitzen verschieden sein können.
Gleichzeitigkeiten bewerten: Die Beleuchtung im Ausbildungsfall läuft künftig in allen vier Zeitfenstern. Berechne die geänderte Lastspitze und interpretiere das Ergebnis.
Lastverschiebung untersuchen: Vergleiche die ursprünglichen und verschobenen Schaltzeiten von Verbraucher B. Begründe, warum sich die Lastspitze ändern kann, ohne dass sich der Energiebedarf ändert.
Simulation kritisch prüfen: Beschreibe mindestens drei Unterschiede zwischen dem virtuellen 5-V-Modell und einer realen elektrischen Energieverteilung. Erkläre deren Bedeutung.
Sicherheitsentscheidung: Eine Person möchte nach einem bestandenen Quiz einen realen Verteiler ändern. Begründe, weshalb das nicht zulässig ist und welche organisatorischen sowie fachlichen Voraussetzungen erforderlich sind.
Betriebliche Übertragbarkeit: Ein neu installierter Verbraucher soll regelmäßig zur bisherigen Lastspitzenzeit laufen. Entwickle einen Vorschlag, wie die vorhandene Leistungsabschätzung fachlich überprüft werden müsste.

Bewertungskriterien: Nachvollziehbarer Rechenweg, richtige Einheiten, passende Nutzung der Signaldiagramme, begründete Betriebsannahmen, kritische Modellreflexion und konsequente Einhaltung der Sicherheitsgrenzen.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis erstellst Du eine kurze Dokumentation mit folgenden Bestandteilen:

Eine beschriftete Übersicht der installierten Verbraucher und ihrer Nennleistungen.
Ein eigenes Stromlaufbild des virtuellen Modells mit verständlicher Legende.
Ein Signaldiagramm der Schaltzustände sowie ein daraus erstelltes Lastprofil.
Die nachvollziehbare Berechnung von installierter Leistung, Lastspitze und Gleichzeitigkeitsfaktor.
Einen Vergleich zweier Betriebsvarianten einschließlich des Energiebedarfs.
Eine Reflexion zu den Grenzen des Modells und zur elektrotechnischen Sicherheit.
Eine kurze mündliche Erläuterung Deiner Ergebnisse und Annahmen.

Wichtig: Der Lernnachweis dokumentiert Lernleistungen. Er ist keine elektrotechnische Qualifikationsfeststellung, kein Prüfprotokoll einer realen Anlage und keine Arbeits- oder Schaltfreigabe.

OERs zum Thema

Wikipedia: Gleichzeitigkeitsfaktor

Weiterführend: Lastprofil, Elektrische Leistung, Elektrische Energie, Leistungsbilanz und Elektrotechnische Grundlagen.

Geprüfte fachliche Quellen

Energieforschung.de – Gleichzeitigkeitsfaktor: Definition und betriebliche Einordnung.
Energieforschung.de – Lastprofil: Zeitlicher Verlauf der Leistung.
VDE FNN – Studie zu Gleichzeitigkeitsfaktoren: Bedeutung der Anzahl und des Verhaltens von Verbrauchern für die Netzplanung.
Planungskompendium Energieverteilung – Bemessungsbelastungsfaktor: Unterscheidung der Betrachtungen nach IEC 60364 und IEC 61439.
BGHM – Betreiben elektrischer Anlagen und Betriebsmittel: Qualifikation, Verantwortung und DGUV Vorschrift 3.
PhET – Lizenzbedingungen: Angaben zur Nutzung und Weiterverbreitung der Simulation.

Fachlicher Hinweis: Die angegebenen Modellwerte sind eigens für diesen Kurs konstruierte Übungsdaten. Sie stammen nicht aus einer Messung. Die genannten Quellen stützen die grundlegenden Fachbegriffe und Sicherheitsanforderungen. Aktuelle Normenausgaben, örtliche Anforderungen und projektspezifische Daten müssen bei realen Planungen durch zuständige Fachpersonen geprüft werden.

Medien und Nutzungsrechte

Die im Kurs verwendeten Wikimedia-Commons-Dateien sind über ihre Originalseiten nachprüfbar:

Medium	Urheber beziehungsweise Quelle	Lizenz
Lastkurve.svg	Trackler	CC BY-SA 3.0
Load diagram.png	Freshman404	CC BY-SA 4.0
Electrical Symbols IEC.svg	Emareg	CC0 1.0
Simple-electric-circuit.svg	MikeRun	CC BY-SA 4.0
Circuitparallel.svg	Maxmath12	CC0 1.0
Digital Signal Square Wave.svg	Aeroid und Grabert	CC BY-SA 4.0
Loaddurationcurve.JPG	U.S. Department of Energy / EIA	Public Domain

Nutzungshinweise: Die Commons-Bilder sind mit Quellen- und Lizenzhinweisen versehen. Bei Änderungen sind die jeweiligen Lizenzbedingungen einschließlich einer möglichen Weitergabe unter gleichen Bedingungen zu beachten.

Die PhET-Simulation steht unter CC BY-NC 4.0 und wird über den Originalanbieter verlinkt. Kommerzielle Nutzungen bedürfen gegebenenfalls einer gesonderten Lizenz.

Die YouTube-Videos werden ausschließlich über die YouTube-Einbettung wiedergegeben. Sie werden hier nicht als frei nachnutzbare OER-Videos eingestuft. Eine Weiterverbreitung oder Bearbeitung der Videodateien ist durch diese Einbettung nicht gestattet.

Medienprüfung: Quellen, Dateinamen, Videoadressen und Lizenzhinweise wurden für die Kurserstellung am 8. Oktober 2026 recherchiert. Die technische Verfügbarkeit externer Medien und die geltenden Bedingungen sollten vor dem Unterricht erneut kontrolliert werden.