Bild oben: „Nahaufnahme eines Stromzählers“ © Bastian Weltjen, 2025

Unsichtbare Energiefresser

Wie elektrische Oberschwingungen Stromnetze belasten & was dagegen hilft

In der heutigen Industrie- und Gebäudetechnik sind elektrische Oberschwingungen ein wachsendes Problem. Diese entstehen durch nichtlineare Verbraucher wie Frequenzumrichter, Schaltnetzteile oder LED-Beleuchtungssysteme, die Strom nicht in einer reinen Sinusform aufnehmen. Stattdessen erzeugen sie zusätzliche Frequenzen – sogenannte Oberschwingungen –, welche die Qualität der Stromversorgung beeinträchtigen und zu Mikroausfällen (sog. Micro-Blackouts) führen können.

In diesem Blogbeitrag erfahren Sie, welche Lösungen es für dieses Problem gibt und wie Sie Ihr Unternehmen vor Überhitzung von Geräten, Spannungs- und Stromverzerrungen und erhöhten Betriebskosten schützen können.


Quellen:
Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI): Verbesserung der Spannungsqualität in elektrischen Netzen, S. 7, ZVEI-Leitfaden als PDF (zuletzt abgerufen am 19. Mai 2025)
TÜV SÜD AG: Blogbeitrag Oberschwingungen (zuletzt abgerufen am 19. Mai 2025)

Was sind Oberschwingungen?

Abweichungen vom idealen sinusförmigen Wechselstrom

Was sind Oberschwingungen
Bild oben: „Was sind Oberschwingungen“ © Luana AG, 2025

Definition nach DIN EN 61000-2-2: Oberschwingungen sind Spannungs- oder Stromanteile in einem elektrischen Netz, deren Frequenzen ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz (in Europa 50 Hz) betragen. Sie entstehen durch nichtlineare Verbraucher und führen zu Verzerrungen des sinusförmigen Strom- oder Spannungsverlaufs.

Entstehung: Oberschwingungen (auch Harmonische genannt) entstehen, wenn elektrische Verbraucher nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinien aufweisen. Das bedeutet, dass der Strom nicht mehr proportional zur Spannung verläuft. In einem idealen, linearen System wäre die Stromaufnahme rein sinusförmig – in der Realität ist das aber bei vielen modernen Geräten nicht der Fall.


Quelle:
DIN EN 61000-2-2 (VDE 0839-2-2): „Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – Teil 2-2: Umgebungsbedingungen – Verträglichkeitsebenen für niederfrequente leitungsgeführte Störungen und Signalstörungen in öffentlichen Niederspannungs-Versorgungsnetzen“. Berlin: Beuth Verlag, 2013

Was sind die Hauptursachen für Oberschwingungen?

Nichtlineare Verbraucher (u.a. Ladegeräte, LED-Beleuchtung & Dimmer)

Was sind Oberschwingungen
Bild oben: „Was sind sie Ursachen elektrischer Oberschwingungen“ © Luana AG, 2025
Hinweis: Dieses Bild wurde mithilfe der künstlichen Intelligenz ChatGPT und dem integrierten Bildgenerator DALL·E (OpenAI) erstellt. Es zeigt keine realen Personen oder Szenen.

Hauptursachen für Oberschwingungen: Hauptursachen für Harmonische sind nichtlineare Verbraucher. Dazu gehören beispielsweise Schaltnetzteile (z. B. in Computern, Ladegeräten, LED-Beleuchtung), Frequenzumrichter, Gleichrichter, Dimmer und elektronische Vorschaltgeräte. Diese Geräte ziehen Strom nicht kontinuierlich, sondern in kurzen Impulsen. Dadurch wird die ursprüngliche Sinusform des Stroms verzerrt, und es entstehen zusätzliche Frequenzanteile – die sogenannten Oberschwingungen.


Quelle:
DIN EN 61000-2-2 (VDE 0839-2-2): „Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – Teil 2-2: Umgebungsbedingungen – Verträglichkeitsebenen für niederfrequente leitungsgeführte Störungen und Signalstörungen in öffentlichen Niederspannungs-Versorgungsnetzen“. Berlin: Beuth Verlag, 2013

Typische Problemverursacher

In den Bereichen Gewerbe, Industrie, Haushalt, Büro, Beleutung, usw.

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Warum sind Oberschwingungen ein Problem?

Geräteverschleiß, Störungen, Blindleistungen & Netzrückwirkungen…

Mögliche Probleme. verursacht durch Oberschwingungen: Energieverluste & Überhitzung, Überlastung von Kabeln & Brandgefahr, verkürzte Lebensdauer von Geräten, Fehlfunktionen & Ausfälle, Fehlmessungen bei Energiezählern, Beeinflussung von Steuersignalen, Blindleistung & Netzrückwirkungen
Bild oben: „Probleme, verursacht durch Oberschwingungen“ © Luana AG, 2025

Micro-Blackouts

Kurzzeitige Spannungsunterbrechungen

Micro-Blackouts, auch als Mikroausfälle oder kurzzeitige Spannungsunterbrechungen bezeichnet, sind sehr kurze Unterbrechungen der Stromversorgung – in der Regel unterhalb von 200 Millisekunden, oft sogar nur 10 bis 30 Millisekunden lang.

🔍 Was passiert bei einem Micro-Blackout?

In dieser kurzen Zeitspanne fällt die Netzspannung komplett aus oder sinkt stark ab, meist für wenige Netzzyklen (ein Netzzyklus in Europa dauert bei 50 Hz genau 20 Millisekunden). Das reicht allerdings aus, um empfindliche elektronische Geräte aus dem Takt zu bringen.

🧠 Beispiele für Auswirkungen:

  • Computer, Steuergeräte und Industrieanlagen können abstürzen oder einen Neustart auslösen
  • LED-Leuchten flackern oder schalten sich kurz aus
  • Messsysteme registrieren Fehlmessungen
  • Frequenzumrichter oder SPS-Steuerungen (z. B. in der Produktion) stoppen unerwartet, was zu Maschinenstillstand führen kann

📌 Ursachen für Micro-Blackouts:

  • Schaltvorgänge im Stromnetz
  • Kurzschlüsse, die schnell abgeschaltet werden
  • Netzrückwirkungen durch große Maschinenstarts oder kapazitive Lasten
  • Hohe Oberschwingungsbelastung im System (→ Überlagerung kann zu Spannungszusammenbrüchen führen)

Obwohl Micro-Blackouts keine bleibenden Schäden verursachen, stören sie empfindliche Prozesse massiv, besonders in der Automatisierung, IT oder Medizin. Aus diesem Grund setzen viele Unternehmen auf Filter- und Puffertechnologien, die solche Aussetzer erkennen und die Energieversorgung kurzfristig stabilisieren, z. B. durch Kondensatoren oder magnetisch gepufferte Systeme. Die internationale Norm IEC 61000-4-11 (deutsche Fassung: DIN EN 61000-4-11) definiert entsprechende Prüfmethoden zur Bewertung der Immunität elektrischer und elektronischer Geräte gegenüber solchen kurzzeitigen Spannungsunterbrechungen.


Quelle:
Definition von Prüfmethoden laut DIN EN 61000-4-11: https://www.dinmedia.de/de/norm/din-en-iec-61000-4-11/342674823, DIN Media GmbH (zuletzt abgerufen am 27. Mai 2025)

Lösungen gegen Oberschwingungen

Stromglättung durch intelligente Tiefpassfilter, Speicherung & Rückführung

Was sind Oberschwingungen
Bild oben: „Lösung gegen Oberschwingungen: Speicherung, Rückführung & garantierte Einsparung“ © Luana AG, 2025
Portrait von Marcus Florek

„Passive und aktive Filter, Transformatoren mit K-Faktor, Kompensationsanlagen oder Lastmanagement-Lösungen haben lange Amortisationszeiten. Luana plant ein optimiertes Konzept (PowerPulse), um die Netzqualität deutlich zu verbessern und damit die Lebensdauer von Geräten zu erhöhen. Ausfälle und Fehlfunktionen werden dadurch vermieden und darüber hinaus kann der „geglättete“ Strom gespeichert und anschließend wieder zur Verfügung gestellt werden. Passt das Verbrauchsprofil Ihres Unternehmens, werden 8 % Einsparung auf die eingekaufte Strommenge garantiert. Dies ermöglicht eine kurze Amortisationszeit und ist zudem BaFa-gefördert.“

Marcus Florek (CEO), Luana AG

Bei der Luana konzentrieren wir uns auf folgende Schritte: 

Stromglättung durch intelligente Tiefpassfilter

Als Luana unterstützen wir Unternehmen dabei, elektrische Oberschwingungen nachhaltig zu reduzieren und die Netzqualität maßgeblich zu verbessern. Ein zentrales Element dabei ist die Stromglättung durch intelligente Tiefpassfilter. Diese Filtertechnologie erkennt verzerrte Lastströme in Echtzeit und gleicht sie gezielt aus, bevor sie sich negativ auf das Netz oder angeschlossene Geräte auswirken können. Durch die gezielte Dämpfung hochfrequenter Oberschwingungen wird der Strom „geglättet“, was nicht nur die thermische Belastung reduziert, sondern auch die Lebensdauer von Anlagen erhöht und Energieverluste minimiert. Für unsere Kund:innen bedeutet das: mehr Netzstabilität, geringerer Verschleiß und messbar niedrigere Betriebskosten – besonders in Umgebungen mit vielen nichtlinearen Verbrauchern wie Servern, LED-Beleuchtung oder Frequenzumrichtern.

Stromspeicherung als Puffer bei Oberschwingungen

Wir begleiten Unternehmen auf dem Weg zu einem stabileren und effizienteren Stromnetz – auch durch den intelligenten Einsatz von Stromspeichern im Kontext von Oberschwingungen. Moderne Speicherlösungen können weit mehr als nur Energie zwischenlagern: Sie dienen zunehmend als dynamischer Puffer, der Netzschwankungen und Oberschwingungen abfedert. Indem sie in Echtzeit Energie aufnehmen oder abgeben, helfen sie dabei, Spitzen zu glätten und die Stromqualität konstant hochzuhalten – auch bei Lastwechseln und in stark verzerrten Netzen. Das Ergebnis: weniger Störungen, geringere Belastung der Infrastruktur und eine optimierte Integration von erneuerbaren Energien und nichtlinearen Verbrauchern. Für unsere Kund:innen bedeutet das: ein robusteres Netz, mehr Versorgungssicherheit und reduzierte Kosten durch weniger Ausfälle und Verschleiß.

Rückführung von Oberschwingungen ins Netz

Im Rahmen unserer Lösungen zur Netzqualitätsoptimierung setzt die Luana auf intelligente Systeme zur kontrollierten Rückführung von Oberschwingungen. Diese Technologie ermöglicht es, verzerrte Stromanteile gezielt umzuwandeln und in das Netz zurückzuführen, ohne die Netzstabilität zu gefährden. Durch eine präzise Analyse und aktive Steuerung werden unerwünschte Oberschwingungen nicht nur gedämpft, sondern nutzbar gemacht – beispielsweise durch Rekuperation in Energiespeicher oder durch kontrollierte Rückeinspeisung in das interne Versorgungsnetz. So wird vermeidbare Energieverschwendung minimiert und die Gesamteffizienz des Systems gesteigert. Für unsere Kund:innen bedeutet das: intelligente Energienutzung statt Verlust, Reduktion von Störungen und eine messbar bessere Netzqualität, gerade in komplexen Anlagen mit hoher Lastverzerrung.

Garantierte Einsparung durch Oberschwingungsreduktion

Die Luana steht für messbare Ergebnisse – und dazu zählt auch die garantierte Einsparung durch die gezielte Reduktion elektrischer Oberschwingungen. Durch den Einsatz intelligenter Technologien wie Filter-, Speicher- und Rückführungssysteme ermöglichen wir Unternehmen eine nachhaltige Senkung ihres Energieverbrauchs, verbunden mit einer spürbaren Entlastung elektrischer Anlagen. Das reduziert nicht nur laufende Kosten, sondern verlängert auch die Lebensdauer der Infrastruktur. Unsere Lösungen sind so ausgelegt, dass die Einsparung nicht dem Zufall überlassen wird: Lastprofile, Netzanalysen und Energieflüsse werden kontinuierlich überwacht und optimiert. So schaffen wir Transparenz – und können die erzielten Einsparungen technisch nachweisen und vertraglich absichern. Passt das Verbrauchsprofil eines Unternehmens, werden 8 % Einsparung auf die eingekaufte Strommenge garantiert. Für unsere Kund:innen bedeutet das: volle Kontrolle, planbare Ergebnisse und ein echter wirtschaftlicher Vorteil – von Anfang an.

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Fazit

Präventiv handeln, um Energieverluste, Geräteschäden & unnötige Kosten zu vermeiden

Ein wirksamer Schutz vor Oberschwingungen ist heute wichtiger denn je – nicht nur für die Langlebigkeit elektrischer Geräte, sondern auch für die Stabilität ganzer Systeme. Oberschwingungen entstehen durch nichtlineare Verbraucher und breiten sich unkontrolliert in Stromnetzen aus. Die Folgen reichen von erhöhtem Energieverbrauch über Ausfälle sensibler Elektronik bis hin zu teuren Störungen im industriellen Ablauf. Um sich davor zu schützen, sollten Unternehmen wie Privathaushalte auf eine fundierte Netzqualitätsanalyse setzen und gezielt Maßnahmen ergreifen. Nur wer das Thema ernst nimmt und präventiv handelt, kann Schäden vermeiden und langfristig effizienter und sicherer wirtschaften. Durch die Rückführung von „geglättetem“ Strom reduzieren sich Amortisationszeiten deutlich.

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