Was ist der Leistungsfaktor?

24 Nov 2014

Der Faktor mit dem Leistungsfaktor

Die im Stromnetz insgesamt zur Verfügung stehende Leistung wird als Scheinleistung bezeichnet. Der Wortteil „Schein“ drückt bereits aus, dass dieses vorhandene Potenzial nicht abgerufen wird. Im Internet kursiert ein sehr vereinfachtes aber anschauliches Beispiel mit einem Bierglas, in dem Bier und Schaum enthalten sind. Wie der Schaum, der im Glas Platz wegnimmt und so verhindert, dass das Glas bis oben mit Bier gefüllt werden kann, reduziert ein Blindleistung genannter Teil den Platz im Netz für die tatsächlich im Haushalt genutzte oder wirkende Leistung. Der nutzbare Teil trägt daher den Namen Wirkleistung.

Der Leistungsfaktor (Power Factor) von mit Strom betriebenen Geräten drückt das Verhältnis zwischen ihrer tatsächlich zum Betrieb benötigten Leistungsaufnahme (Wirkleistung) und der im Stromnetz bereitgestellten Leistung (Scheinleistung) aus. Das Ergebnis ist somit ein Indikator für ihren Wirkungsgrad. Ein hoher Leistungsfaktor steht für eine effiziente Nutzung der Energie (in unserem Beispiel das Bierglas möglichst voll mit Bier und wenig Schaum). Die Differenz zwischen Scheinleistung und Wirkleistung ist die oben beschriebene Blindleistung.

PF = P / S

Der Leistungsfaktor (PF) ist der Quotient aus Wirkleistung (P) und Scheinleistung (S)

Wie aber kommt es zur Entstehung von Blindleistung? Sie wird durch bestimmte elektronische Bauteile im Gerät verursacht, die für ihre Funktionsweise zunächst den Aufbau eines magnetischen oder elektrischen Felds benötigen. Diese zum Auf- und Abbau der Felder benötigte Energie stellt Blindleistung dar. Vorstellen kann man sich diese Energie als ein Bestandteil im Stromnetz, der ständig zwischen dem Generator und den elektrischen Verbrauchern hin und her pendelt und nur für den Erhalt der Felder zuständig ist. Die Energie muss trotzdem generiert werden und auch die Stromleitungen müssen dementsprechend größer dimensioniert sein. Man unterscheidet dabei zwei Arten von Blindleistung: die induktive Blindleistung (magnetische Felder, verursacht durch Spulen oder Transformatoren) und die kapazitive Blindleistung (elektrische Felder, verursacht durch Kondensatoren).

Retrofit-LED-Lampen gehören mit ihren elektronischen Bauteilen, genau wie zahlreiche andere Haushaltsgeräte auch, zu den kapazitiven Verbrauchern. Damit ist auch bei ihnen der Leistungsfaktor relevant. Er liegt in den meisten Fällen zwischen den Werten 0,5 und 0,9. Dabei steht ein höherer Wert nach obiger Gleichung für eine effizientere Nutzung der bereitgestellten Energie. Über die Qualität eines Produkts hinsichtlich Lebensdauer, Lichttechnik oder Haltbarkeit sagt der Leistungsfaktor jedoch nichts aus.

Der Gesetzgeber schreibt im Rahmen der Verordnung zur Regelung der Betriebseigenschaften von LED Lampen (EG) 1194/2012 folgende Werte vor:

Wirkleistung bis 2 W = keine Anforderung

Wirkleistung über 2 W bis 5 W = Leistungsfaktor (PF) größer als 0,4

Wirkleistung über 5 W bis 25 W = Leistungsfaktor (PF) größer als 0,5

Wirkleistung über 25 W = Leistungsfaktor (PF) größer als 0,9

Zum Vergleich: Links eine LEDON Lampe mit einer Leistungsaufnahme (Wirkleistung) von 7 Watt und einem Leistungsfaktor von 0,82. Rechts daneben eine 40 Watt Glühlampe mit einem Leistungsfaktor von annähernd 1. Sie nutzt damit die bereitgestellte Energie optimal aus, verbraucht jedoch eine Menge davon.

Zum Schluss noch eine wichtige Information zur Stromrechnung: Der Stromversorger muss sein Netz zwar für die komplette Scheinleistung dimensionieren, berechnet dem Privathaushalt jedoch nur die Wirkleistung, also die tatsächlich konsumierte Leistung seiner Geräte. Die Blindleistung geht dagegen zu Lasten des Energieversorgers.