„Wenn Du den Motor anschließt, nimm einfach die dünnste Leitung – das ist billiger und reicht aus.“ In seiner Ausbildung zum Mechatroniker hörte Maximilian Christians, heute Research Engineer Advanced Technology bei LAPP, diesen Satz häufig von seinen Meistern. Doch schon damals stellte er sich die Frage: Ist weniger wirklich immer besser? Dünnere Leitungen sparen zwar Materialien und sind in der Anschaffung günstiger, doch sie verursachen höhere Leistungsverluste. Die Frage, ob das langfristig nicht teurer wird, ließ Maximilian Christians nicht mehr los.
Nach seinem Maschinenbaustudium ging er bei LAPP, Weltmarktführer für integrierte Lösungen und Markenprodukte im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie, dieser Frage nach – heute weiß er: Die gängige Faustregel „dünnere Leitung gleich weniger Material und somit niedrigere Kosten“ greift zu kurz. Seine Forschung zum Thema Nachhaltigkeit ergab: Auch wenn Leitungen mit größerem Querschnitt in der Herstellung einen höheren Materialeinsatz bewirken und daher initial mehr kosten, können sie durch geringere Leistungsverluste über den Lebenszyklus hinweg Emissions- und Energiekosten sparen. „In einer Zukunft, die von einem nachhaltigen Wandel geprägt ist, können steigende Energiepreise und CO₂-Abgaben für Anwender:innen zu einem entscheidenden Faktor für effiziente und nachhaltige Entscheidungen werden“, erklärt Maximilian Christians.
Maximilian Christians
Research Engineer Advanced Technology
Maximilian Christians absolvierte seinen Master of Science in Maschinenbau an der Hochschule Bochum. Bei LAPP stieg er als Research Engineer Advanced Technology ein und engagiert sich für technologische und nachhaltige Innovationen. Als Teil des Vorentwicklungsteams veröffentlichte er die Ergebnisse seiner Forschung in einem Whitepaper mit dem Titel „Wie größere Leiterquerschnitte Kosten und CO2-Emissionen senken“.
Initialkosten vs. Langzeiteffekt
Von Beginn an war klar: Eine dünnere Leitung erzeugt durch ihren höheren elektrischen Widerstand mehr Wärme, was zu vermeidbarem Leistungsverlust führt. Je dicker die Leitung, desto geringer dieser Widerstand – der Strom kann ungehindert fließen, ohne dass ein großer Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Das ist besonders relevant für industrielle Anwendungen, in denen hohe Ströme fließen und dadurch der Leistungsverlust mit steigender Belastung überproportional zunimmt. Leitungen mit größerem Querschnitt sparen daher nicht nur Energie, sondern reduzieren auch die Erwärmung der Verbindung und verbessern dadurch die Betriebssicherheit und Lebensdauer der gesamten Konfiguration.
Allerdings erfordert eine Leitung mit größerem Querschnitt mehr Ressourcen wie Kupfer, was die initialen Herstellungs- und Anschaffungskosten erhöht und zunächst zu höheren CO2-Emissionen führt als bei einer dünneren Leitung. „Die Lösung kann vor diesem Hintergrund nicht sein: Wir nehmen die dünnste Leitung, um den Geldbeutel zu schonen, oder die dickste, um das Klima zu schützen“, betont Maximilian Christians. „Vielmehr geht es darum, das optimale Verhältnis zu kalkulieren. Als Teil des Vorentwicklungs-Teams von LAPP konnte ich endlich eine fundierte Methode dafür entwickeln.“
Berechnungsmodell zeigt Einsparungspotenzial
Maximilian Christians entwickelte eine Berechnungsmethode, die neben den Anschaffungskosten auch die Betriebskosten über die gesamte Nutzungsdauer der Leitung – die sogenannte Total Cost of Ownership (TCO) – berücksichtigt. Seine Untersuchungen zeigen, dass der rein normgerechte Mindestquerschnitt häufig nicht die wirtschaftlich und ökologisch optimale Wahl ist. Zum Beispiel liegt bei einer Leitungslänge von 50 Metern und einem dreiphasigen Netz bei 16 A Nennstrom der normgerechte Mindestquerschnitt bei 2,5 mm². Betrachtet man jedoch die langfristigen Energiekosten, wäre ein Durchschnitt von 6 mm² die wirtschaftlichere Wahl. Wird zusätzlich die CO2-Bilanz über den gesamten Lebenszyklus berücksichtigt, ergibt sich mit einem noch größeren Querschnitt von 16 mm² die nachhaltigste Lösung. Der optimale Leitungsdurchschnitt hängt somit von mehreren Faktoren ab, wie dem Nennstrom, der Nutzungsdauer und dem Strommix. „Hierauf sollten Unternehmen bei der Auswahl ihrer Leitungen achten“, erklärt Maximilian Christians. „Schon heute kann eine fundierte Entscheidung über den optimalen Leiterquerschnitt erhebliche Einsparungen von CO2-Emissionen und Kosten bringen.”
LAPP mit umfassendem Engagement für Nachhaltigkeit
Die Wahl des optimalen Leitungsquerschnitts ist einer von vielen Nachhaltigkeits-Hebeln bei LAPP. Auf der Hannover Messe zeigt LAPP, wie die Wahl des optimalen Leitungsquerschnitts zur CO2-Reduktion und Kosteneffizienz beitragen kann. Denn die richtige Kabeldimensionierung ist für viele Maschinenbauer bislang ein unterschätzter Hebel zur Reduktion von CO2-Emissionen. Maximilian Christians ist überzeugt, dass LAPP mit diesem Thema auf großes Interesse stoßen wird: „Es ist ein perfektes Beispiel dafür, wie Wirtschaftlichkeit und Klimaschutz Hand in Hand gehen können. Die langfristige Reduktion von Energiekosten bedeutet gleichzeitig eine nachhaltigere Nutzung von Ressourcen.”
Und weil Nachhaltigkeit messbar sein muss, integriert LAPP seine Forschungsergebnisse in einen Emissions- und TCO-Lebenszyklus-Rechner, mit dem Kund:innen den optimalen Leitungsquerschnitt für ihre Anforderungen bestimmen können. So unterstützt LAPP seine Anwender:innen dabei, nachhaltige Investitionsentscheidungen zu treffen, die sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile bieten. Für Maximilian Christians steht fest: „Dieses Konzept ist ein Baustein der umfassenden Nachhaltigkeitsstrategie von LAPP mit dem wir unsere Vorreiterrolle in der Branche weiter ausbauen.“
Einen weiteren Schritt in diese Richtung geht LAPP mit der Veröffentlichung des Product Carbon Footprint (PCF), der Transparenz über die CO2-Emissionen im gesamten Produktionszyklus schafft – von der Rohstoffgewinnung über die Produktion bis zur Logistik. Zudem entwickeln Ingenieur:innen bei LAPP kontinuierlich innovative, nachhaltige Materialien, wie die biobasierte Datenleitung ETHERLINE® bioP Cat.5e sowie die biobasierten EPIC® Steckverbinder, die den Einsatz von fossilen Rohstoffen deutlich reduzieren. „Nachhaltigkeit steckt in der DNA von LAPP – das merkt man in vielen Bereichen“, schildert Maximilian Christians. „Von der Vorentwicklung am Standort Stuttgart über die Entwicklung und Fertigung bis hin zu unserer Logistik, wo LAPP mit optimierten Versandwegen und zum Teil recyceltem Verpackungsmaterial Emissionen senkt.“ Mit einem Lächeln fügt er hinzu: „Und mich persönlich freut es, dass ich meinen früheren Meistern heute mit Zahlen belegen kann, dass die dünnste Leitung nicht immer die beste Wahl ist.“
LAPP Whitepaper: „Wie größere Leiterquerschnitte Kosten und CO₂-Emissionen senken“
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