Produktionsstillstand, Datenverlust, beschädigte Elektronik – die Ursache liegt oft nicht in der Anlage selbst, sondern im Stromnetz. Schmutziger Strom ist ein unterschätztes Risiko für Industrie und Technik, das fatale Folgen haben kann. Wie schmutziger Strom entsteht, wie er sich auf Ihre Anlage auswirkt und was Sie dagegen unternehmen können, erklären wir in den folgenden Abschnitten.
Die Themen im Überblick:
Schmutziger Strom: Parameter weichen vom Optimum ab
Egal ob im eigenen Zuhause, in einer Industrieanlage oder in einem Rechenzentrum: Im besten Fall kommt sauberer Strom aus dem Netz. Dieser hat kontinuierlich optimale Bedingungen. Das heißt, dass Spannung, Frequenz und Sinusform zu jeder Zeit den gewünschten Werten entsprechen. Kommt es durch verschiedene Einflüsse zu Abweichungen, sprechen Experten auch von dreckigem oder schmutzigem Strom. Typische Anzeichen sind:
- Spannungsschwankungen (Unter- oder Überspannung)
- Kurzzeitige Spannungseinbrüche
- Spannungsspitzen (z. B. durch Schaltvorgänge oder Blitze)
- Oberschwingungen (verzerrte Sinuswelle)
- Netzrauschen und elektromagnetische Störungen
- Sehr kurze Stromunterbrechungen
Wichtig zu wissen: Schmutziger Strom (auch dreckiger Strom) ist elektrische Energie mit Eigenschaften, die vom Sollwert abweichen. Umgangssprachlich bezeichnet der Begriff zudem auch Strom aus fossilen Energiequellen (etwa Kohlestrom). Darum geht es in den folgenden Abschnitten jedoch nicht.
Folgen von dreckigem Strom für Industrie und Technik
Was sich komisch anhört, kann in der Praxis folgenschwere Probleme hervorrufen. Das gilt vor allem dann, wenn sensible elektrische Anlagen im Einsatz sind. Denn diese funktionieren schon bei kleinsten Abweichungen nicht mehr richtig. Sie können hängenbleiben, Prozesse nicht mehr bis zum Ende ausführen oder Daten verlieren.
Die folgende Übersicht zeigt, welche Probleme schmutziger Strom verursachen kann:
- Fehlfunktionen und Produktionsunterbrechungen: Schon Millisekunden schmutziger Strom können Fertigungsabläufe und Produktionsprozesse erheblich stören. Mögliche Folgen sind unerwartete Maschinenstopps, neu zu programmierende Steuerungen sowie Abstürze laufender Prozesse.
- Datenverluste und Systemabstürze: Bei vernetzten und automatisierten Anlagen führen Störungen durch dreckigen Strom oft zu Datenverlusten und Systemproblemen. Das gilt vor allem für nicht gespeicherte Produktions- oder Prozessdaten sowie IT- und Leitsysteme. Während erstere Schaden nehmen oder verloren gehen, können IT- und Leitsysteme abstürzen. Auch wenn die Ausfälle nur kurz sind, nimmt die erneute Inbetriebnahme viel Zeit in Anspruch.
- Erhöhter Verschleiß und verkürzte Lebensdauer: Typisch sind auch Probleme wie überhitzte Motoren, Netzteile und Transformatoren. Genau wie Kondensatoren und Halbleiter altern diese dadurch schneller und die Lebensdauer technischer Anlagen verkürzt sich. Auch wenn sich das nicht sofort zeigt, sorgt es am Ende doch für Ausfälle und höhere Kosten. Denn die defekten Teile sind dann früher zu ersetzen.
- Schäden an Elektronik und Komponenten: Zeitverzögert und schwerer zuzuordnen sind auch Schäden an elektrischen Komponenten. So kann es passieren, dass Steuerkarten nicht mehr funktionieren oder Sensoren ihren Dienst quittieren. Auch Schäden an der Isolation von Leitungen und Bauteilen sind möglich, wenn schmutziger Strom in die Anlage gelangt.
- Kommunikations- und Messfehler: Gehen elektrische Bauteile nicht sofort kaputt, sind auch Fehlfunktionen möglich. Sensoren erfassen dabei die falschen Werte oder Fehlermeldungen tauchen ohne erkennbaren Grund auf.
- Zunehmende Sicherheitsrisiken: Betreffen die Störungen sicherheitsrelevante Bauteile, kann schmutziger Strom sogar eine Gefahr für Mensch und Anlage darstellen. Möglich sind dabei aber auch Fehlreaktionen von Not-Aus- oder Schutzfunktionen sowie unkontrollierte Maschinenzustände.
- Erhöhte Kosten im Anlagenbetrieb: Nimmt man alle Folgen von schmutzigem oder dreckigem Strom zusammen, führen die Schwankungen im Netz sehr häufig zu steigenden Kosten. Und zwar direkt durch unmittelbar auftretende Schäden oder indirekt und zeitverzögert, etwa durch einen höheren Verschleiß.
Die Übersicht zeigt: Schmutziger Strom ist ein ernstzunehmendes Risiko und sollte konsequent vermieden werden. Und das nicht nur in der Industrie, sondern auch in der Medizin, in der IT, der Kommunikation, in Banken und Rechenzentren, Einzel- sowie Großhandelsbetrieben sowie im Bereich der Sicherheits- und Notfalltechnik.
Ursachen der Schwankungen im öffentlichen Stromnetz
Interessant ist die Frage, wie es überhaupt zu schmutzigem Strom kommt. Die Antwort ist vielschichtig. Denn zahlreiche Einflüsse können Abweichungen von den optimalen Stromparametern bewirken. Hier ein Überblick:
In vielen Bereichen der Technik kommen Geräte zum Einsatz, die elektrische Energie nicht gleichmäßig aufnehmen. Die Rede ist dabei von nicht linearen Verbrauchern wie Frequenzumrichtern, Servoantrieben, Schaltnetzteilen oder Robotertechnik. Genau wie LED-Systeme, CNC- und Automatisierungsanlagen erzeugen diese sogenannte Oberschwingungen, die in das Netz zurückgelangen und die Spannungsqualität verschlechtern. Die Folge ist schmutziger Strom.
Dreckiger Strom entsteht aber auch dann, wenn leistungsstarke Maschinen ein- oder ausgeschaltet werden. Gemeint sind damit vor allem Pressen, Motoren, Kompressoren sowie Schweißanlagen. Verändern sich die Leistungsdaten abrupt, kann das zu Spannungseinbrüchen und Spannungsschwankungen führen. Sogar kurzzeitigen Unterbrechungen sind dadurch möglich.
Spannungsspitzen (sogenannte Transienten) entstehen darüber hinaus auch beim Abschalten induktiver Lasten. Dazu gehören etwa Motoren, Transformatoren, Relais oder Magnetventile. Die Folge ist das Entstehen von dreckigem Strom, der sensiblen Anlagen schaden kann.
Ursachen für schmutzigen Strom finden sich aber nicht nur auf der Verbraucherseite. Auch Energieerzeuger und Netzbetreiber beeinflussen die Qualität der elektrischen Energie. So sorgen zum Beispiel Netzumschaltungen, Kurzschlüsse oder Blitzeinschläge zu Abweichungen. Gleiches passiert bei Erdfehlern im Verteilnetz oder bei der Einspeisung volatiler erneuerbarer Energien.
Lange Leitungswege, überlastete Transformatoren und eine schlechte oder fehlende Erdung verstärken die Probleme hingegen. Genauso wie die gemeinsame Versorgung von Leistungs- und Steuerelektronik machen Faktoren wie diese den schmutzigen Strom erst sichtbar.
Eine weitere Ursache für dreckigen Strom sind elektromagnetische Störungen. Diese überlagern die Netzspannung und führen häufig zu Problemen an Sensoren und Kommunikationsanlagen. Entstehen können elektromagnetische Störungen dabei in Funkanlagen, durch Schweißtechnik oder Leistungselektronik.
Die Übersicht zeigt, wie viele Auslöser schmutzigen Strom verursachen können. Betrachtet man dabei die Schwere der Folgen, ist es ratsam, Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Das gilt vor allem dann, wenn sensible elektrische Systeme im Einsatz sind.
Die Lösung: Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
Befürchten Sie Probleme durch schmutzigen Strom oder hatten Sie bereits damit zu kämpfen? Dann empfiehlt sich die Installation einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (kurz USV). Diese überwacht die aus dem Netz kommende elektrische Energie. Sie gleicht Spannungsschwankungen aus und kann Unterbrechungen komplett verhindern. Zur Auswahl stehen dabei die folgenden USV-Typen:
Eine Offline-USV (Standby-USV) versorgt die angeschlossenen Verbraucher im Normalbetrieb direkt aus dem Stromnetz und schaltet erst bei schmutzigem Strom oder bei einem Netzausfall innerhalb weniger Millisekunden auf Batteriebetrieb um. Sie bietet einen grundlegenden Schutz vor Stromausfällen und groben Spannungsschwankungen, jedoch nur eine eingeschränkte Filterung von Netzstörungen. Aufgrund der einfachen Bauweise, der geringen Kosten und der hohen Effizienz kommt sie vor allem für Einzelarbeitsplätze, PCs, kleine Server sowie Kassen- und Netzwerksysteme zum Einsatz, bei denen kurze Umschaltzeiten keine Probleme verursachen.
Eine Line-Interactive-USV versorgt die Verbraucher im Normalbetrieb aus dem Netz, verfügt jedoch zusätzlich über eine automatische Spannungsregelung (AVR). Diese korrigiert Unter- sowie Überspannungen auch ohne Batteriebetrieb. Bei einem Netzausfall schaltet die USV innerhalb weniger Millisekunden auf die Batterie um und bietet damit einen erweiterten Schutz vor Spannungsschwankungen und kurzen Unterbrechungen bei dreckigem Strom. Das System kommt häufig bei Serverräumen, Netzwerktechnik, industriellen Steuerungen und kleineren Automatisierungssystemen zum Einsatz. Hier wirkt sie besser gegen schmutzigen Strom als eine Offline-USV.
Eine Online-USV (Doppelwandler-USV) versorgt die angeschlossenen Verbraucher dauerhaft über einen Gleichrichter- und Wechselrichterpfad, sodass diese vollständig vom Stromnetz entkoppelt sind. Die Lösung liefert dadurch konstant sauberen Strom und schützt zuverlässig vor allen Netzstörungen. Und das komplett ohne Umschaltzeit bei einem Netzausfall. Aufgrund ihres höchsten Schutzgrades kommt die Online-USV in Industrieanlagen, Rechenzentren, medizinischen Einrichtungen und sicherheitskritischen Anwendungen zum Einsatz.
Unser Tipp: Suchen Sie nach einer Lösung gegen dreckigen oder schmutzigen Strom, empfiehlt sich eine Line-Interactive- oder eine Online-USV. Vor allem letztere liefern elektrische Energie in konstant optimaler Qualität, kosten dafür aber auch am meisten.
Die USVs stehen dabei je nach Einsatzgebiet ein- oder dreiphasig zur Verfügung. Sie liefern 230 bis 400 Volt und lassen sich als Rack-USV in Schaltschränke einbauen oder als Stand-Alone-Geräte frei aufstellen. Weiter Informationen zur Funktion und wertvolle Tipps zur Auswahl geben wir im Beitrag „USV-Anlagen: Sensible Technik bei Netzschwankungen schützen“
FAQ: Häufig gestellte Fragen zu schmutzigem Strom
Schmutziger Strom bezeichnet elektrische Energie mit mangelhafter Qualität, etwa durch Spannungsschwankungen, Oberschwingungen, Spannungsspitzen oder kurze Unterbrechungen. Diese Abweichungen vom Idealzustand können empfindliche elektronische Systeme stören oder beschädigen.
Industrieanlagen arbeiten mit sensibler Steuer-, Antriebs- und Kommunikationstechnik. Bereits kurze Netzstörungen können Maschinen stoppen, Steuerungen zurücksetzen, Daten verlieren oder Produktionsausfälle verursachen.
Häufige Ursachen sind nichtlineare Verbraucher wie Frequenzumrichter, große Lastwechsel durch Maschinen, Schaltvorgänge, externe Netzeinflüsse sowie unzureichende Netz- und Erdungskonzepte.
Eine USV stabilisiert Spannung und Frequenz, filtert Netzstörungen und überbrückt Stromausfälle. Je nach USV-Typ (Offline, Line-Interactive oder Online) bietet sie unterschiedlich hohen Schutz vor schlechter Stromqualität.
Für einfache Anwendungen reichen Offline- oder Line-Interactive-USV aus, während Online-USV den höchsten Schutz bieten. Sie sind ideal für kritische Industrieprozesse, Automatisierungssysteme und IT-Infrastruktur mit hohen Anforderungen an die Stromqualität.
Ja, eine USV lässt sich in den meisten Fällen problemlos nachrüsten, ohne bestehende Anlagen grundlegend umzubauen. Sie wird gezielt vor besonders kritischen Verbrauchern installiert und kann individuell an Leistung, Laufzeit und Schutzbedarf angepasst werden.
Die Kosten variieren je nach USV-Typ, Leistungsklasse und gewünschter Überbrückungszeit. Einfache Systeme beginnen bei wenigen hundert Euro, während industrielle Online-USV-Anlagen im mehreren Tausend- bis fünfstelligen Eurobereich liegen können – abhängig von Auslegung und Redundanz.
