Der neue Uhrenturm von Mekka steht an einem einzigartigen Standort, in nächster Nähe zur heiligsten Stätte des Islam, der Kaaba. Seine Ausmaße sind gigantisch: Mit 601 m Höhe und 95 Stockwerken ist er das zweithöchste Gebäude der Welt – mit einer auf 426 m Höhe montierten Turmuhr.

Für die Uhren auf allen vier Seiten des Gebäudes gelten ebenfalls Superlative: Äußerlich ähneln sie jenen des Big Ben in London, allerdings sind sie mehr als sechsmal so groß. Die Kantenlänge des Ziffernblatts beträgt 43 m und der begehbare Minutenzeiger misst 23 m. Schließlich soll die angezeigte Zeit auch in 8 bis 10 km Entfernung noch gut lesbar sein. Tagsüber sind die Ziffernblätter weiß, nachts leuchtend grün, die Zeiger am Tag schwarz und nachts strahlend weiß.

Konzipiert und getestet ist der Turm für eine Betriebsdauer von 100 Jahren – wobei er auch extremen Witterungsverhältnissen und orkanartigen Windstärken standhalten muss.

Für die Stromversorgungen der Beleuchtung sorgt die Münchner Firma Puls. Rund 1000 Geräte der Dimension XT-Serie mit je 48 V und 20 A liefern die nötigen 1 Mio. W, um zwei Millionen LEDs zum Leuchten zu bringen. Dabei bilden die Netzgeräte den Kern der elektronischen Beleuchtungsanlage: Fallen sie aus, bleiben die Uhren dunkel.

Raue Testumgebung: Ein Netzteil unter Hochspannungseinschlag.

© Puls

Der Einsatz einer solchen Menge von Geräten auf sehr begrenztem Raum mit der Forderung nach vergleichsweise geringer Wärmeentwicklung ließ sich durch den Wirkungsgrad von bis zu 95,5 % und die kompakte Baugröße der Stromversorgungen erreichen. Limitierte Platzverhältnisse sind im Bereich der Gebäudeautomation eher die Regel als die Ausnahme. Denn oft sind die Stromversorgungen in sogenannten „Zwischenböden“ im Fußboden oder an der Decke unterzubringen – mit meist sehr geringer Höhe. Durch intensive Entwicklungsarbeit haben Stromversorgungen in den vergangenen Jahren eine deutliche Verkleinerung erfahren: So schrumpften zum Beispiel 3-Phasengeräte mit 960 W seit 1993 von 275 mm Baubreite auf nunmehr nur noch 96 mm. Die Entwicklung beim 1-Phasengerät mit 480 W ist ebenfalls beeindruckend: von einer Breite von 220 mm im Jahr 1997 auf heutige 65 mm. Das zentrale Element zur Beeinflussung der Abmessungen und der Erwärmung ist der Wirkungsgrad. Hierfür wurden deshalb Standard-Schaltungskonzepte immer wieder verworfen und durch innovative, verlustärmere ersetzt sowie bei der Auswahl der Schaltungskonzepte bereits der spätere kon­struktive Aufbau als Kriterium mit einbezogen.

Eine besonders empfindliche Komponente in einem Schaltnetzteil sind die Elektrolytkondensatoren (Elkos): Sie trocknen konstruktionsbedingt mit der Zeit aus und verschleißen also regelrecht. Dabei spielt ihre Betriebstem­peratur eine wichtige Rolle; jede Temperaturerhöhung um 10 K halbiert die Lebensdauer eines Elkos und damit des Netzteils. Aus diesem Grund verwendet die Firma Puls nur Typen mit einer hohen Anfangslebensdauer und achtet auf eine möglichst geringe Eigenerwärmung.

Was geschieht aber beim gleichzeitigen Einschalten von 1000 Stromversorgungen? Bei normalen Netzteilen würden sehr hohe Einschaltströme auftreten. Somit ergaben sich in Mekka besondere Anforderungen an den Einschaltstrom. Die Lösung war eine elektronische Einschaltstrombegrenzung, damit der Einschaltstromstoß Leitungen, Stromnetz und Sicherungen nicht überlastet.

Realisiert wird dies oft durch die Verwendung von NTCs (Negative Temperature Coefficient Thermistoren). Diese sind aber ein konstruktives Problembauteil, da sie sich bis +170 °C erwärmen und dann als „Hot Spot“ während des gesamten Betriebs benachbarte Bauteile anstrahlen. Aus diesem Grund sind sie bei der Baureihe „Dimension“ durch eine elektronische Schaltung ersetzt, die sich nur gering erwärmt.

Eine Gefährdung für die Beleuchtungssteuerung im Mekka Tower stellt ein Blitzeinschlag in die Turmspitze dar. Das heißt, die Netzteile müssen eine hohe Störfestigkeit aufweisen, um selbst für diesen Fall einen unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Tests mit Hochspannungseinschlägen auf ein Netzteil in Höhe von 500 kV und 4000 A haben die Funktion der Stromversorgung nicht beeinträchtigt. Dabei wurden sowohl die Luftentladung als auch mehrere Entladungen auf den Netzteil-Eingang getestet. Die Robustheit der Dimension-Serie schützt die Geräte vor Schäden.

Seit der feierlichen Eröffnung und erstmaligen Erleuchtung des Uhrenturms Ende 2012 erstrahlt er seither zuverlässig jede Nacht und zeigt Millionen von Pilgern die „Mekka-Time“, die sogar in die Berechnung der Weltzeit mit eingebunden wurde.

Autorin: Susanne Häfner ist Team Leader Marketing bei Puls in München.