Der vergessene Standard: Warum 48‑V‑Gleichspannung in der Industrie das neue 24‑V‑System ablöst

Einleitung: Ein leiser, aber folgenreicher Wechsel

Wer heute einen industriellen Schaltschrank öffnet, sieht meist Vertrautes: Hutschienen, Sicherungsautomaten, Relais – und allgegenwärtig die 24‑V‑Gleichspannungsversorgung. Seit Jahrzehnten ist sie der unsichtbare Pulsgeber für Sensoren, Aktoren, Steuerungen und Bedienpanels. Doch dieser Standard gerät ins Wanken. Nicht durch eine disruptive Neuerfindung, sondern durch eine Rückbesinnung auf eine Spannungsebene, die in der Telekommunikation nie ganz verschwand: 48 V DC.

Was auf den ersten Blick wie eine bloße Verdopplung der Spannung wirkt, entpuppt sich bei systemischer Betrachtung als grundlegende Neuarchitektur industrieller Energieverteilung. Die Treiber sind vielfältig: steigende Leistungsanforderungen smarter Sensoren, der Druck zu höherer Energieeffizienz, die Kostenexplosion für Kupfer sowie die zunehmende Verlagerung von Rechenleistung ins Feld (Edge Computing). Dieser Artikel untersucht, warum 48 V DC nicht nur eine technische Option, sondern für viele Branchen bereits die wirtschaftlich und physikalisch überlegene Lösung ist – und welche Bruchstellen dieser Wechsel mit sich bringt.

Die historische Pfadabhängigkeit: Warum es einst 24 V wurden

Um zu verstehen, warum der Wechsel zu 48 V so schwerfällt, lohnt ein Blick zurück. In den 1960er‑Jahren setzte sich in der Industrie die 24‑V‑Gleichspannung durch – aus guten Gründen: Sie war hoch genug, um Relais und kleine Motoren sicher anzusteuern, aber niedrig genug, um unter den damaligen Sicherheitsnormen als Schutzkleinspannung (PELV, Protective Extra Low Voltage) zu gelten. Berührungsschutz ohne zusätzliche Isolierung war möglich, was Schaltschränke vereinfachte und Kosten senkte.

Zugleich existierte ein breites Ökosystem an Komponenten: Näherungsschalter, Magnetventile, Leuchtmelder – alles verfügbar für 24 V. Die Pfadabhängigkeit war perfekt. Jeder, der in den 1980ern eine SPS programmierte, lernte: 24 V ist der Klebstoff der Fabrik. Diese Dominanz verfestigte sich über Normen (z. B. EN 61131‑2 für Steuerungen) und jahrzehntelange Erfahrung.

Die Telekommunikation ging einen anderen Weg: Hier waren längere Leitungslängen und geringere Ströme entscheidend. 48 V DC (bzw. 60 V in manchen Kontexten) reduzierte die Leitungsverluste (P = I²·R) erheblich. Der Nachteil: Die Spannung liegt oberhalb der 60‑V‑Grenze für Trockenberührung gemäß IEC 61140, was strengere Schutzmaßnahmen erfordert. Doch für ortsfeste, gewartete Anlagen in abgeschlossenen Bereichen war das akzeptabel.

Physikalische Vorteile: Leistung, Verluste und Kupfer

Die entscheidende Größe ist die Verlustleistung. Bei gleicher übertragener Leistung P = U·I halbiert sich der Strom, wenn sich die Spannung verdoppelt. Da die Verluste in der Leitung quadratisch mit dem Strom steigen, sinken sie bei 48 V auf ein Viertel gegenüber 24 V. In der Praxis bedeutet das: Bei gleichem Kabelquerschnitt können viermal längere Strecken überbrückt werden, oder bei gleicher Strecke kann der Querschnitt auf ein Viertel reduziert werden.

Ein Beispiel: Ein 24‑V‑Sensor mit 100 m Leitung (2 × 1,5 mm²) liefert bei 2 A Last noch etwa 21,5 V am Gerät – ein Abfall von 2,5 V. Bei 48 V und 1 A beträgt der Verlust nur noch ca. 1,2 V, und die Spannung am Gerät liegt bei fast 47 V. Das ist nicht nur effizienter, sondern verbessert auch die Störfestigkeit: Höhere Spannungen bedeuten größere Störabstände gegenüber induzierten Spannungen von Motoren oder Frequenzumrichtern.

Dazu kommt die Leistungsdichte. Ein 48‑V‑Netzteil mit 480 W liefert 10 A. Ein 24‑V‑Netzteil für gleiche Leistung müsste 20 A bereitstellen – das erfordert dickere Leitungen, größere Stecker, massivere Leiterbahnen und aufwendigere Kühlung. In kompakten Schaltschränken oder dezentralen I/O‑Boxen sind das handfeste Vorteile.

Die Treiber der Industrie: Warum der Wechsel jetzt kommt

Drei Entwicklungen beschleunigen den Übergang zu 48 V DC:

1. Edge Computing und leistungshungrige Sensoren
Moderne intelligente Sensoren mit integrierter KI-Bildverarbeitung (z. B. für optische Inspektionen), leistungsfähige ARM‑Prozessoren oder direkte Antriebe kleiner Linearachsen benötigen Spitzenströme von mehreren Ampere. Bei 24 V stößt man schnell an Grenzen: Steckverbinder werden heiß, Spannungsabfälle führen zu Reset‑Gefahr. 48 V geben hier Reserve.

2. Energieeffizienz als Kostenfaktor
In großen Produktionsanlagen mit tausenden Sensoren summieren sich die ohmschen Verluste. Eine Umstellung von 24 V auf 48 V senkt die Verlustleistung in der Verkabelung um 75 %. Bei typischen 2 % Verlusten in einer 24‑V‑Anlage sinken sie auf 0,5 % – bei einer 100‑kW‑Gesamtleistung sind das 1.500 W weniger Abwärme, die nicht gekühlt werden müssen.

3. Kupferpreis und Leichtbau
Der Kupferpreis schwankte in den letzten Jahren historisch hoch. Automatisierer sparen durch 48 V bis zu 75 % Kupfergewicht für gleiche Leistung. In roboterbasierten Zellen oder bewegten Maschinenteilen reduziert das Trägheit und Kosten.

Die Bruchstellen: Normung, Komponentenverfügbarkeit und Sicherheit

So überzeugend die Physik ist, so komplex ist die praktische Umsetzung. Die größte Hürde ist die Schutzkleinspannungs-Grenze. Nach IEC 61140 gilt bis 60 V DC für Trockenberührung noch als PELV (Protective Extra Low Voltage) mit reduzierten Isolationsanforderungen. 48 V DC liegt also formal innerhalb dieser Grenze – doch viele Hersteller legen ihre Komponenten intern konservativ auf maximal 30 V DC aus, weil der globale Markt das verlangt. Verfügbare 48‑V‑Sensoren, Leuchtmelder oder Miniatur-Schütze sind noch nicht flächendeckend im Katalog.

Zudem unterscheiden sich die Normen für industrielle Steuerungen (EN 61131‑2) von denen der Telekommunikation (ETSI EN 300 132‑2). Letztere erlaubt Spannungsspitzen bis 60 V, definiert aber völlig andere Lastprofile. Ein 48‑V‑Industrienetzteil muss sowohl harte Motorstarts als auch feinfühlige analoge Sensoren versorgen – das ist eine anspruchsvolle Mischung.

Ein weiterer Konfliktpunkt ist die Fehlersicherheit: Bei 24 V reicht oft eine einfache Schmelzsicherung. Bei 48 V und den potenziell höheren Strömen sind elektronische Überwachungen (z. B. e‑Fuses mit aktiver Strombegrenzung) sicherer, aber teurer. Auch das Thema Lichtbogengefahr bei steckendem Trennen unter Last ist bei 48 V kritischer als bei 24 V.

Zukunftsszenarien: Migration oder radikaler Bruch?

Die Industrie wird nicht über Nacht auf 48 V umstellen. Stattdessen zeichnen sich drei parallele Pfade ab:

1. Hybridsysteme: In einer Maschine laufen weiterhin 24 V für konventionelle Komponenten, während leistungsintensive Teile (Roboterachsen, KI-Kameras) ein separates 48‑V‑Netz erhalten. Das erfordert zwei Netzteile und erhöht die Komplexität.
2. Abwärtskompatible Komponenten: Erste Hersteller bieten Geräte an, die von 12 V bis 48 V arbeiten („ultra-wide input“). Diese sind teurer, aber migrationsfreundlich. Der Nachteil: Die Effizienz leidet oft im unteren Spannungsbereich.
3. Systemwechsel mit neuem Steckersystem: Einige Großanwender (besonders in der Automobilindustrie und Fördertechnik) haben begonnen, neue Maschinen komplett auf 48 V DC auszulegen – mit neuen Steckverbinderfamilien, die für 60 V ausgelegt sind, und angepassten Sicherheitskonzepten. Der Schaltschrank wird kleiner, die Kabel leichter, die Energiebilanz besser.

Fazit: Ein Standard, der keiner mehr vergessen darf

48 V DC ist kein Hype, sondern eine ingenieurwissenschaftlich fundierte Antwort auf die steigenden Leistungsanforderungen in der Industrieautomation. Es löst 24 V nicht ab wie ein plötzlicher Software-Update, sondern verdrängt es langsam dort, wo die Physik gegen die alte Spannung spricht. Die größte Herausforderung ist nicht die Technik, sondern das Ökosystem: Normen müssen angepasst, Komponentenkataloge gefüllt, Elektrokonstrukteure umgeschult werden.

Wer heute eine neue Anlage plant, sollte zumindest prüfen, ob 48 V DC für Teile der Maschine sinnvoll sind. Der Aufwand für eine zweite Spannungsebene ist geringer als der Frust über überhitzte Steckverbinder oder zuckende Sensoren. Der vergessene Standard kehrt zurück – diesmal nicht als Nischenlösung der Telekommunikation, sondern als tragende Säule der Industrie 4.0.

Quellen

• IEC 61140:2016 – Protection against electric shock – Common aspects for installation and equipment
• EN 61131-2:2017 – Programmable controllers – Part 2: Equipment requirements and tests
• ETSI EN 300 132-2 V2.5.1 (2017) – Environmental Engineering; Power supply interface at the input to telecommunications and datacom equipment
• Bender, D. (2020): Industrielle Gleichspannungsversorgung – Von 24 V zu 48 V. In: elektrotechnik 11/2020, S. 34–38.
• De Doncker, R. W. (2019): DC grids for industrial applications. In: IEEE Industrial Electronics Magazine, Vol. 13, No. 2, S. 20–30.
• Kupferpreisindex der London Metal Exchange (LME), historische Daten 2020–2025.
• Phoenix Contact (2023): White Paper: Der Wechsel zu 48 V DC in der Schaltschrankplanung (Verfügbar über phoenixcontact.com)
• Siemens AG (2024): *Technische Information: 48-V-Systeme für die Fabrikautomation – Chancen und Risiken* (SIOS‑Dokument ID: 109824567)