Yokogawas Zeitreise

Wahre Leistung misst sich durch Kontinuitätv

Es herrscht betriebsame Hektik an diesem Morgen des 9. April 2045 im Sky Mile Tower. Telefone läuten, Menschen kommen und gehen – machen sich auf den Weg in ihr Büro oder verlassen eilig den Aufzug, um gleich darauf mit schnellen Schritten in einem der verglasten Konferenzräume zu verschwinden. Die beiden Männer in den bequemen Sesseln an der  Glasfront bemerkt kaum jemand. Gedankenverloren lässt der Ältere seinen Blick in die Ferne schweifen, bevor er sich seinem jungen Begleiter zuwendet: „Sieh nur, welchen Fortschritt die Technologien gemacht haben, mein Enkelsohn.“ Er deutet auf die vertikalen Segmente, die versetzt angeordnet und durch vier Sky-Lobbys alle 320 Meter verbunden sind. „Wo früher komplexe Energieversorgungskonzepte nötig waren, lösen wir heute vieles durch Photovoltaik und Mikroturbinen. Manchmal frage ich mich, ob mein Urgroßvater ahnte, dass er schon im Jahr 1915 gemeinsam mit Dr. Tamisuke Yokogawa die Grundlagen für viele Konzepte der heutigen Wellenform- und Leistungsmessprodukte schuf, die dieses phantastische Bauwerk zu dem machen, was es heute ist.“

Sichtbarer Fortschritt: Oszilloskop

Der alte Mann und sein Enkel lassen sich Tee bringen. Immer wieder schweifen ihre Blicke staunend über das Meer rund um Next Tokyo. Staunen über die künstlichen Inseln, die Kawasaki und Kisarazu an ihrer engsten Stelle miteinander verbinden und deren Zentrum der Tower ist, in dem sie sitzen. Sie werden viele Stunden beisammen sein und über die Anfänge der Prüf- und Messgeräte bei Yokogawa sprechen. Einem Unternehmen, das mit seiner fortschrittlichen Leistungsmesstechnik dazu beigetragen hat, dass mit dem knapp 1600 Metern hohen Sky Mile Tower in Tokio das größte Gebäude der Welt errichtet wurde und dieses sicher und effizient betrieben werden kann. Im Jahr 1915 gegründet, brachte das japanische Unternehmen bereits erste Anzeigeinstrumente in Form von Amperemetern, Spannungsmessern und Leistungsmessern auf den Markt und begann bald darauf mit der Entwicklung elektromagnetischer Oszillographen, um das Verhalten elektrischer Signale noch besser zu verstehen. Mit den Jahren verstand man Parameter wie Strom und Spannung immer besser und maß präziser. Das sollte auch gesehen werden und so wurde das Verhalten unsichtbarer elektrischer Kenngrößen bald über Oszilloskope visualisiert. Erster wichtiger Meilenstein des 1915 gegründeten Unternehmens war die Erfindung eines analogen Strommessgerätes. Endlich konnte das gängige Stromtarifsystem vom Pauschalpreis hin zu einem Tarifsystem revolutioniert werden. Keine neun Jahre später – im Jahr 1924 – eroberten die Ingenieure mit dem ersten Oszillographen den japanischen Markt. Das Geschäft in dieser Phase der Industrialisierung boomte. Yokogawa beschäftigte zum zehnjährigen Jubiläum 255 Mitarbeiter. Dass der von Dr. Yokogawa eingeschlagene Weg der richtige war, zeigte sich 1926 auch mit der in Tokio verliehenen Auszeichnung für seine Messtechnik. Der Erfolg setzte sich bald über die Landesgrenzen fort – im Jahr 1930 besuchte man eine Messe in Belgien und machte erstmals in Europa von sich reden.  

Wirtschaftswunder als Turbo für die Leistungsmesstechnik

Dr. Yokogawa sollte bald erkennen, dass die typisch japanische Zurückhaltung dem Fortschritt nicht immer zuträglich war. Beim 20-jährigen Firmenjubiläum forderte er deshalb sinngemäß, sich nicht damit zufrieden zu geben, in Japan bekannt zu sein. Er wollte gestalten. Weltweit. Kiyoshi Tada, leitender Vizepräsident, ermutigte die Belegschaft, noch mehr Know-how in die Entwicklung von Messtechnik zu investieren. Das sei es, was in der Zukunft unerlässlich für den technischen Fortschritt sei. Schon 1946 sorgte das Unternehmen mit dem Bau eines Leitungstesters zur Überwachung und Messung von Übertragungen zwischen Relaisstationen und Endstationen für Furore. Keine vier Jahre später, im Jahr 1950, brachte man den ersten Rekorder unter anderem zur Leistungsmessung basierend auf Elektronenröhren auf den Markt. Das Geschäft mit den Rekordern boomte. Und nicht nur das: Auch der weltweite Energiebedarf stieg in den 1950er Jahren rasant an. Lebensweise und Lebensstandard hatten sich überall verändert. Die Folge: ein massiv ansteigender Energiebedarf, der die Konsumgesellschaft beflügelte und zugleich Einfluss auf die Energieressourcen und damit auch auf die Leistungstechnik hatte. In immer mehr Haushalten nutze man elektrische Geräte. Industriell verlagerte sich in den 1960er Jahren die Energieversorgung mehr und mehr in Richtung Strom. Die Massenstromerzeugung ließ den Bedarf an Hochpräzisionssystemen zur Messung der Verbräuche rasant steigen. Bereits in den 1960er Jahren forschte man bei Yokogawa deshalb unermüdlich, um die Entwicklung von der elektrischen zur elektronischen Leistungsmesstechnik zu beschleunigen. Um das Produkt aus Spannung und Strom genau zu berechnen, entwickelte man das Zeitmultiplikationsverfahren.

Phänomene sind jetzt Teil der Gleichung

Vorgestellt wurde das neue Prinzip durch den Yokogawa Experten Takashi Sugiyama. Als Entwickler sprach er auf dem IEEE-Wintertreffen im Februar 1971 und stellte den APR-2-Standardleistungsmesser sowie den 2885-Leistungsmesser dem Fachpublikum vor. Künftig wurden damit physikalische Phänomene wie Wärmeentwicklung und elektromagnetische bzw. elektrostatische Einflüsse ausgeschlossen und dank des Leistungsmessers 2885 mit Zeitmultiplikationsverfahren überragende Genauigkeiten erzielt. Das japanische Unternehmen setzte im Jahr 2011 mit neuen Leistungsmessgeräten wie dem WT1800 neue Standards in der Energiewirtschaft. Bereits ein paar Jahre später kam mit dem WT5000 ein noch präziseres Gerät auf den Markt. Insgesamt sieben einfach konfigurierbare Eingangselemente und die zusätzlich 4 Motorkanäle machten den WT5000 zu einem idealen Instrument für die Messung der elektrischen und der mechanischen Leistung sowie des Wirkungsgrads. Für das Jahr 2018 war die gebotene Langzeitstabilität, Störfestigkeit und Flexibilität revolutionär, und hinsichtlich der Messgenauigkeit definierte der WT5000 die neue Referenz – ein Meilenstein in der Messtechnik. Es war auch eine Zeit, in der man endgültig weltweit begriffen hatte, dass Ressourcen endlich sind. Im Jahr 2018 lebten bereits fast 8 Milliarden Menschen auf der Erde, innerhalb des 20. Jahrhunderts hat sich die Weltbevölkerung fast vervierfacht. Und alle Menschen waren Teil einer beispiellosen weltweiten Digitalisierung. Waren es anfangs Themen wie Elektromobilität oder Smart Home, ging es bald um revolutionäre technologische Entwicklungen, die zur Entstehung gänzlich intelligenter Fabriken führten. Fabriken, die ihren Stromverbrauch kannten und selbst regulierten. Was im Bereich Fabrikautomation ein immer noch laufender Prozess war, hatten die Experten von Yokogawa im Bereich Elektromobilität zügig im Griff. Intensive Forschung brachten Antriebs- und Ladesysteme, Infotainment-Applikationen und nicht zuletzt die Sicherheitssysteme für vernetzte Autos hervor, die neue Standards setzten. Im Jahr 2019 noch mehr für Hybrid-Fahrzeuge, zur Mitte des 21. Jahrhunderts bald nur noch für die Elektromobilität. Inzwischen ist es auch nicht mehr der Burj Khalifa in Dubai, der in puncto Architektur von Mega-Towern die Messlatte für Modernität und Fortschritt setzt. Was 2010 noch einer Sensation glich, zählt im Jahr 2045 zum Standard. Ebenso wie seine 828 Meter Höhe, die höchste bewohnte Etage (163) oder die Aufzüge, die ihre Fahrgäste bis in die 189. Etage bringen. All das ist längst überholt.  

Messtechnik: von unvorstellbaren Dimensionen

Es ist eine Zeit angebrochen, in der es nichts Besonderes ist, seinen Tee 1600 m über dem Boden in einer Lounge des Sky Mile Tower in Tokio einzunehmen. Architekten und Bauingenieure haben das Know-how vieler Generationen gebündelt und hier die komplexesten Verbraucher und Systeme geplant. Immer mit an Bord: die Nachfolgergenerationen des WT5000, die dafür sorgen, dass die Energieeffizienz sichergestellt ist und die Arbeitsumgebung vieler tausend Menschen vor Überhitzung, Prozessstillständen und technischen Störungen schützen – bei höchster Energieeffizienz und niedrigen Betriebskosten. Die Leistungsmesstechnik und Datenerfassungsprodukte von Yokogawa sind es, die beim Bau eines Towers dieser Größenordnung die Vielzahl elektrischer Lasten zu ermitteln helfen. Beispielsweise gilt es, elektrisch mehr als 100 Aufzüge zu überwachen. Sie erfordern eine dynamische Blindleistungskompensation, die im Betrieb und bei der Leistungsrückspeisung in das Netz sehr schnell zwischen induktiv und kapazitiv wechselt. Der Faktor Licht ist relevant – Leuchtmittel sind meist energiesparende LED- und Kompaktleuchtstofflampen oder digitale Werbetafeln mit LED-Großbildschirmen. Hier ist man auch deshalb effizient, weil man die eingebauten Leuchtmittel exakt auf Wirk- und Blindleistung hin untersuchen kann. Ebenfalls von enormer Wichtigkeit sind Klimaanlagen: Die hierfür verwendeten Wechselrichter verursachen – wie Licht und Aufzüge – Oberschwingungen und erfordern eine Blindleistungskompensation. Sämtliche Gebläse, Wasserpumpen, Kühlgeräte und Brandschutzanlagen müssen zur Sicherheit des Gebäudes dauerhaft überwacht werden. Und natürlich nicht zu vergessen die Vielzahl an IT-Netzwerken, Sicherheitsanlagen und Zugangskontrollsysteme. Die unzähligen Schaltnetzteile in den Servern, Clients und anderen Netzwerk-Geräten müssen über eine sichere und unterbrechungsfreie Stromversorgung verfügen. All das erfordert etablierte und zugleich innovative Messtechnik, wie sie die Nachfolger des WT5000 ermöglichen. Ein Messgerät, das auch deshalb in seiner Qualität unerreicht ist, weil Yokogawa eines der wenigen Unternehmen weltweit ist, das auch nach knapp 150 Jahren Firmengeschichte genau das macht, wozu es einst gegründet wurde: Messtechnik auf Weltniveau.

von Kerstin Jarosch

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