Von der Nischentechnik zu steigender Marktakzeptanz
PoE erobert Gebäudetechnik
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Verlustleistung reduzieren
Die maximale Kabelbetriebstemperatur darf 60 °C nicht überschreiten. Nur so bleiben die Kabel PoE-funktionsfähig und erreichen höchste übertragungstechnische Effizienz. Übersteigt die Temperatur diese Grenze, verschlechtern sich die übertragungstechnischen Eigenschaften, die Genauigkeit lässt nach, und die Kabel bringen nicht mehr die erwartete Leistung. Der Grund liegt im Aufweichen des Isolationsmaterial und dem damit verbundenen Symmetrieverlust des Kabeldesigns. Die PoE-Reichweite hängt stark mit dem Gleichstrom-Schleifenwiderstand (DC-LR) zusammen. Je höher dieser ist, desto mehr verringert sich die Reichweite. Die Tabelle rechts ist so ausgelegt, dass das AWG-24-Kabel mit einem DC-LR von 173,86 Ω/km und äußeren Leiterdurchmesser D von 0,515 mm eine Reichweite von 100 Prozent besitzt. AWG 24 steht in der Regel für Cat.5e-Kabel und ist die weltweit dominierende Kabelinfrastruktur. AWG 22 entspricht der Kategorie-7A- oder Kategorie-8.2-Verkabelung. Der äußere Leiterdurchmesser beträgt 0,645 mm und der DC-LR 108,70 Ω/km. Die Reichweite beim AWG-22-Kabel liegt um 60 Prozent höher als bei AWG 24. Der dickste Leiter hat folglich die höchste Reichweite. Größere Leiterdurchmesser verbessern die PoE-Reichweite quadratisch.
Verlustleistung ist insgesamt am geringsten, wenn der Leiterdurchmesser am größten ist. Kategorie 7A hat gegenüber Kategorie 6A U/FTP eine 58 Prozent geringere Verlustleistung, gegenüber Cat.5e U/UTP sogar 71 Prozent. Daraus lässt sich ableiten, dass dickere Leiter die geringere Verlustleistung zwischen PD und PSE haben und Kabel mit großen Leiterdurchmessern mehr Energie einsparen. Ein weiterer Faktor für die PoE-Effizienzsteigerung besteht darin, die Erwärmung durch eine hohe Wärmeableitung so gering wie möglich zu halten.
Großen Einfluss hat die thermische Isolierung der Kabel. Außerdem sind Leiterdurchmesser und Kabelschirm mit der Temperaturerhöhung stark korreliert. Bei einem typischen Cat.5e-U/UTP-Kabel in AWG 24 ist gegenüber dem Kategorie-7A-AWG-22-Kabel unabhängig von den Stromstärken mit einer bis zu vierfachen Erwärmung des Kabels zu rechnen. Im Vergleich zu AWG 23 weisen AWG-22-Kabel eine 50 Prozent geringere Kabel-erwärmung auf. Neben einem größeren Leiterdurchmesser wirken sich geschirmte Kabel ebenfalls positiv auf die Wärmeableitung aus. Das Metall der Schirmung hilft, die im Inneren entstehende Wärme nach außen abzutransportieren. Nicht allzu große Bündel sowie Luftströme fördern ebenfalls die Wärmeableitung. Von Cat.5e bis Kategorie 8.2 unterstützen alle Kategorien die PoE-Standards 802.3af, at und bt, jedoch nicht mit gleicher Effizienz.
Maximale PoE-Effizienzsteigerung bieten Kategorie 7A, Kategorie 8.2. und Kategorie-7-Long-Reach-Kabel in AWG22. Ihre übertragungstechnischen Eigenschaften bewirken die geringste Verlustleistung und Kabelerwärmung und bringen bei maximaler Kabelbetriebstemperatur die höchste Energieleistung. Im Hinblick auf die Anbindung weiterer Geräte und Systeme vor allem bei Smart-Lighting-Lösungen sind sie das Mittel der Wahl.
Zoran Borcic ist Produkt-Manager Kupferkabel, BU Multimedia Solutions, bei der Prysmian Group.
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