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Ökodesign 2019/1782 – Die neuesten EU-Effizienzbestimmungen und wie wir hier angekommen sind

14. Juli 2020 von Ron Stull – Lesezeit: 8 Minuten

Ökodesign 2019/1782 – Die neuesten EU-Effizienzbestimmungen und wie wir hier angekommen sind

Einführung

Die Effizienz von externen Stromversorgungen (EPS) ist ein Anliegen der Hersteller von Stromversorgungen und der OEMs, seit Kalifornien 2004 die ersten Effizienzanforderungen erließ. Seitdem haben Regierungen auf der ganzen Welt unterschiedliche Effizienzanforderungen angenommen, aktualisiert und sogar aufgegeben, was es schwierig macht, auf wichtigen Märkten auf dem neuesten Stand zu bleiben und die Konformität der Produkte zu gewährleisten. Die letzten Änderungen traten im April 2020 in Kraft, als die Ökodesign-2019/1782-Bestimmungen der EU zur Effizienz der externen Stromversorgung in Kraft traten. Der neue 2019/1782-Standard ist nicht die Bestimmung, von der viele ursprünglich dachten, dass sie umgesetzt werden würde (CoC-Stufe 2 wurde erwartet), und obwohl die neuen Effizienzgrenzwerte im Allgemeinen weniger streng sind als erwartet, enthalten sie doch neue obligatorische Kennzeichnungs- und Dokumentationsanforderungen.

Europas Effizienzgeschichte

Die jüngste Änderung wurde im April vorgenommen, als die Europäische Kommission (EG) die Bestimmung Nr. 278/2009 durch die Bestimmung Nr. 2019/1782 ersetzte. Erstere war die ursprüngliche Effizienzanforderung für externe Stromversorgungen in der Europäischen Union (EU) als Teil der Richtlinie 2009/125/EG, die einen Rahmen für die Festlegung von Ökodesign-Anforderungen an energieverbrauchsrelevante Produkte (ErP) schafft.

Diese Anforderung galt für gekapselte, netzgekoppelte Stromversorgungen mit einer Nennleistung von nicht mehr als 250 W, die mit einem einzigen Ausgang für die Verwendung in elektronischen Haushalts- und Bürogeräten vorgesehen sind. 278/2009 erklärte ausdrücklich, dass sie nicht für medizinische Adapter, Batterieladegeräte, unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Halogen-Beleuchtungswandler oder Spannungswandler (230-VAC- auf 110-VAC-Netzumwandlung) gilt.

278/2009 Phase 1

Die 278/2009-Bestimmung hatte zwei Phasen der Umsetzung. Die erste Phase war sehr einfach und begann 2010. Sie entsprach der Stufe IV des International Efficiency Marking Protocol (IEMP) für externe Stromversorgungen, die von Energy Star eingeführt und später vom Energieministerium der Vereinigten Staaten (DOE) verabschiedet wurde. Sie legte einen maximalen Stromverbrauch bei Nulllast von 0,5 W fest und definierte einen minimalen durchschnittlichen Wirkungsgrad für drei Leistungsbereiche (siehe Abbildung 1). Die durchschnittliche aktive Effizienz ist definiert als die durchschnittliche Effizienz, die bei einer Belastung von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % gemessen wird. Durch die Abstimmung mit dem Energy Star IEMP wurden die Anforderungen in der EU und den USA effektiv harmonisiert.

NENNLEISTUNG NO-LOAD WIRKUNGSGRAD
Weniger als 1 W 0,5 W 0,5 x Pout
1 W bis 51 W 0,5 W 0,090 * ln(Pout) + 0,500
51 W bis 250 W 0,5 W 0,85
Abb. 1: Anforderungen der 278/2009 Phase 1

In Phase 1 wurden auch Dokumentationsanforderungen eingeführt. Die Hersteller wurden aufgefordert, spezifische Informationen über die Ergebnisse der Konformitätsbewertung in ihre technische Dokumentation aufzunehmen.

278/2009 Phase 2

Phase 2 begann ein Jahr nach Phase 1, im Jahr 2011, und entsprach im Wesentlichen der IEMP-Stufe V. Die Vereinigten Staaten waren etwa zur gleichen Zeit zur Stufe V übergegangen, wobei die regulatorische Harmonie erhalten blieb. Diese neue Phase umfasste drei neue Produktkategorien: AC-AC, AC-DC und Niederspannung. Niederspannung ist definiert als eine Ausgangsspannung von weniger als 6 V mit einer Strombelastbarkeit gleich oder größer als 550 mA. Jede dieser Kategorien hatte ihre eigene durchschnittliche aktive Effizienzgrenze und war in die gleichen drei Leistungsbereiche unterteilt. Die Grenzwerte für den Stromverbrauch bei Nulllast wurden nicht nur nach Produktkategorien unterteilt, sondern auch aktualisiert, um zwei Leistungsbereiche (weniger als 51 W und mehr als 51 W) aufzunehmen.

NENNLEISTUNG AC-AC AC/DC NIEDERSPANNUNG
Weniger als 1 W 0,48 x Pout + 0,14 0,48 x Pout + 0,14 0,497 * Pout + 0,067
1 W bis 51 W 0,063 x ln(Pout) + 0,622 0,063 x ln(Pout) + 0,622 0,075 x ln(Pout) + 0,561
51 W bis 250 W 0,87 0,87 0,86
Abb. 2: 278/2009 Phase 2 – durchschnittliche aktive Effizienz
NENNLEISTUNG AC-AC AC/DC NIEDERSPANNUNG
Weniger als 51 W 0,5 W 0,3 W 0,3 W
Größer als 51 W 0,5 W 0,5 W Nicht zutreffend
Abb. 3: 278/2009 Phase 2 – Stromverbrauch bei Nulllast

Bis zu diesem Zeitpunkt waren die EU und die Vereinigten Staaten im Allgemeinen harmonisiert. Länder wie Australien, Neuseeland und Kanada, die dem IEMP ebenfalls über ihre eigenen Programme (MEPS, GEMS, NRCan) folgten, hinkten jedoch um mindestens eine IEMP-Stufe hinterher. Weitere Informationen finden Sie unter Effizienzstandards für externe Netzteile

Stufe VI, CoC Version 5 und Ökodesign 2019/1782

Das Energy-Star-Programm für externe Stromversorgungen war im Jahr 2010 (noch bevor die EU die Phase 2 ihres Plans einleitete) untergegangen und hatte nur 5 IEMP-Stufen definiert. Die anderen wurden für die zukünftige Entwicklung aufgehoben. 2016 erneuerten die DOE der Vereinigten Staaten den IEMP und erhöhten ihre Anforderungen auf die sogenannte DOE-Stufe VI oder nur Stufe VI. Neben der Erhöhung der Effizienzgrenzen der bestehenden Kategorien hat das DOE einen neuen Leistungsbereich und eine zusätzliche Produktkategorie hinzugefügt. Die Bestimmung spezifizierte nun einen Bereich von mehr als 250 W und eine Kategorie von Stromversorgungen mit mehreren Ausgängen. Damit wurde die Harmonisierung zwischen den USA und der EU vorläufig beendet.

Die EU hingegen verlangte weiterhin die Stufe V, aber ab 2013 hatte die Gemeinsame Forschungsstelle der Europäischen Kommission einen freiwilligen Standard herausgegeben, die in ihrem Verhaltenskodex zur Energieeffizienz externer Stromversorgungen Version 5 definiert war und oft als CoC v5 oder nur CoC bezeichnet wurde.

Die spezifischen CoC-Anforderungen wurden in zwei Stufen unterteilt. Stufe 1 sollte 2014 und Stufe 2 2016 in Kraft treten (zur gleichen Zeit, in der die Vereinigten Staaten ihren Standard der Stufe VI einführen würden). Eine wichtige vom CoC eingeführte Änderung, die über die allgemeinen Erhöhungen der Effizienzanforderungen hinausgeht, war die Hinzufügung eines neuen Testpunktes bei 10 % Last, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die Effizienz bei geringer Last bedeutend abnimmt und viele Anwendungen in diesem Zustand erhebliche Zeit verbringen. Stufe 1 war im Allgemeinen weniger streng als Stufe VI und Stufe 2 war strenger. CoC Stufe 1 und 2 enthielten jeweils die 10 % Lastanforderungen, die in Stufe VI fehlen. Dies bedeutet, dass die beiden Märkte aus dem Gleichgewicht geraten würden, sobald die CoC-Bestimmungen verbindlich werden.

Diagramm mit verschiedenen Effizienzstufen

Die neuesten EU-Effizienzbestimmungen

Anstatt dass Stufe 2 2016 wie erwartet obligatorisch wurde, verzögerte sie sich zunächst um zwei Jahre und danach um zwei weitere Jahre. Im Jahr 2020 wurde sie schließlich abgeschafft, und an ihrer Stelle führte die EU die neuen Ökodesign 2019/1782-Anforderungen für externe Stromversorgungen ein, was eine gesetzliche und keine freiwillige Anforderung ist. Die neue Bestimmung vergisst im Wesentlichen, dass der Verhaltenskodex jemals existierte, und baut auf der vorherigen Verordnung Nr. 278/2009 auf, indem sie die Grenzwerte der DOE-Stufe VI mit nur geringfügigen Abweichungen übernimmt. Wie DOE-Stufe VI wurde eine Kategorie für Adapter mit mehreren Ausgängen hinzugefügt, die keine Anforderung an den Wirkungsgrad bei 10 % Last enthält, jedoch verlangt sie, dass der Wirkungsgrad bei 10 % Last dokumentiert wird. Die neue Bestimmung beschränkt auch weiterhin den Anwendungsbereich auf 250 W, während die DOE-Stufe VI keine maximale Nennleistung hat. Zusätzlich zu den Leistungskriterien gibt es Anforderungen an die Produktkennzeichnung und Informationen, die in Bedienungsanleitungen, frei zugänglichen Websites und technischer Dokumentation enthalten sein müssen, wenn ein Produkt in der EU verkauft werden soll.

TYPENSCHILD WERT UND PRÄZISION EINHEITEN
Ausgangsleistung X.X W
Ausgangsspannung X.X V
Ausgangsstrom X.X A
Abb. 4: Anforderungen an das Produkttypenschild
VERÖFFENTLICHTE INFORMATIONEN WERT UND PRÄZISION EINHEITEN
Name des Herstellers
Modellkennung
Eingangsspannung X V
Wechselstrom-Eingangsfrequenz X Hz
Ausgangsspannung X.X V
Ausgangsstrom X.X A
Ausgangsleistung X.X W
Durchschnittliche aktive Effizienz X.X %
Effizienz bei geringer Last X.X %
Stromverbrauch bei Nulllast X.XX W
Abb. 5: Anforderungen an Produktwebsite/Bedienungsanleitung
GEMELDETE MENGE BESCHREIBUNG
Effektivausgangsstrom Gemessen bei Last von 10 %, 25 %, 50 %, 75 % und 100 %
Effektivausgangsspannung
Aktive Ausgangsleistung
Effektiveingangsspannung Gemessen bei Last von 10 %, 25 %, 50 %, 75 % und 100 % und ohne Last
Effektiveingangsleistung
Klirrfaktor
Wahrer Leistungsfaktor
Aufgenommene Leistung Berechnet bei 10 %, 25 %, 50 %, 75 % und 100 %, gemessen bei keiner Last
Effizienz im aktiven Modus Gemessen bei Last von 10 %, 25 %, 50 %, 75 % und 100 %
Durchschnittliche aktive Effizienz Gemessen bei einer Last von 25 %, 50 %, 75 % und 100 %
Abb. 6: Anforderungen an die technische Dokumentation

Zusammenfassung

Die praktische Auswirkung dieser neuen Bestimmung besteht darin, dass Stromversorgungen, die so konstruiert sind, dass sie die Effizienz- und Leerlaufanforderungen der Stufe VI oder CoC-Stufe II erfüllen, auch denen der neuen Ökodesign 2019/1782-Verordnung entsprechen. Das Typenschild und die technische Dokumentation müssen jedoch aktualisiert werden, damit sie vollständig den Anforderungen entsprechen und in der EU verkauft werden können.

Diese allgemeine Harmonisierung hat zwar viel zur Vereinfachung der Landschaft beigetragen, aber sie lässt uns auch ohne eine klare Zukunftsvision zurück. Vermutlich wird diese neue Bestimmung noch mindestens ein paar Jahre in Kraft bleiben. Im Gegensatz zur ursprünglichen Bestimmung ist jedoch keine zweite Phase vorgesehen, die uns einen Hinweis auf den nächsten Schritt geben könnte.

Neue Technologien, wie z. B. Breitband-Halbleiter, programmierbare Ausgänge (z. B. solche, die für die USB-Stromversorgungs-Spezifikation entwickelt wurden), neues Kernmaterial, neue Topologien und andere Bauteilverbesserungen stoßen alle an die Grenzen dessen, was an Effizienz möglich ist. In den Vereinigten Staaten untersuchen Forscher bereits, welche neuen Effizienzgrenzen realistisch sind und welche Produkte in den Geltungsbereich künftiger Bestimmungen aufgenommen werden sollten.

CUI ist durch den Einsatz neuester Technologien, wie z. B. GaN-Transistoren, und durch die Konstruktion nach den strengsten verfügbaren Effizienzstandards immer einen Schritt voraus. Welchen Markt Sie auch immer anvisieren, CUI überwacht weiterhin die regulatorische Landschaft, um sicherzustellen, dass seine Adapterreihe konform ist.

Kategorien: Branchennachrichten, Sicherheit und Konformität

Zusätzliche Ressourcen


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Ron Stull

Ron Stull

Stromversorgungsingenieur

Seit Ron Stull 2009 zu CUI kam, hat er eine Reihe von Kenntnissen und Erfahrungen in den Bereichen der analogen und digitalen Stromversorgung sowie der AC/DC- und DC/DC-Energieumwandlung gesammelt. Er spielt eine Schlüsselrolle im Engineering-Team von CUI, mit Verantwortlichkeiten wie Anwendungsunterstützung, Test und Validierung sowie Design. Außerhalb der Energietechnik spielt Ron Gitarre, joggt und unternimmt mit seiner Frau Ausflüge in die Natur. Sie haben vor, alle US-Nationalparks zu besuchen.

 
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