Motoren als Schlüssel zur Energieeffizienz

Zunehmend strengere internationale Auflagen, steigende Energiekosten und Bedenken über den Ausstoß von CO2 sind die treibenden Kräfte aller Bestrebungen, die Fertigungseffizienz in neuen und bestehenden Anlagen zu steigern. Bei manchen Anlagen können Einsparungen von bis zu 60-70 % erzielt werden, sodass sich Investitionen bereits in wenigen Monaten auszahlen. Motoren und Pumpen sind oftmals für mehr als die Hälfte des Stromverbrauchs einer Anlage verantwortlich, und somit Kern der Entwicklung einer Strategie und eines Plans zur Messung und Minimierung der verbrauchten Energie an jedem Punkt des Prozesses. Die wichtigsten Punkte hierfür sind unten aufgelistet.

 

 

English	German
Mains Supply	Netzstromversorgung
Power factor correction to improve supply quality	Blindleistungskompensation zur Verbesserung der Versorgungsqualität
Measurement	Messung
Energy meters to monitor electricity usage	Leistungsmessgeräte zur Stromverbrauch-Überwachung
Motor Control	Motorsteuerung
Control the motor to reduce energy used	Steuerung des Motors zur Senkung des Energieverbrauchs
Motor	Motor
Correct Motor sizing and more efficiency motor design	Richtige Motordimensionierung und effizienteres Motordesign
Transmission System	Getrie
Good maintenance practice will reduce losses	Gute Instandhaltungspraktiken sorgen für weniger Ausfälle
Energy out to task	Arbeitsenergie

 

Effektive Blindleistungskompensation erhöht die Versorgungsqualität des Netzes. Dies ist ein wichtiger Punkt für Wechselstromgeräte und AC/DC-Stromversorgungseinheiten. Die Anbindung von Kondensatoren zur Blindleistungskompensation, darunter PP-Folienkondensatoren von Epcos, an induktive Ladungen, wie z. B. Motoren, bieten überschaubare Effizienzsteigerungen, können jedoch erhebliche Kosteneinsparungen erzielen, wenn Stromversorgungsunternehmen Gebühren für Blindleistung erheben. Automatische Systeme zur Blindleistungskompensation, die Kondensatoren unter bestimmten Lastbedingungen zu- und abschalten, können ebenso verwendet werden.

 

Für die Messung des Stromverbrauchs sind kabellose Strommessgeräte eine schnelle, einfache und nachrüstbare Option, da mit diesen der Bedarf zusätzlicher Verkabelung minimiert wird. RS bietet ein umfangreiches Angebot an herkömmlichen und kabellosen Messgeräten von insgesamt 13 Anbietern. Hierzu zählen Produkte von ABB, Merlin Gerin und Schneider Electric.

 

Sowohl mit Gleichstrom, als auch mit Wechselstrom betriebene drehzahlgeregelte Antriebe (VSD) sind in den letzten Jahren stets effizienter geworden, vor allen Dingen dank der Fortschritte in der Leistungshalbleiter-Technologie. Heute erzielen manche Einphasenantriebe mit Wechselstrom eine Effizienz von 95 % oder mehr. ABB, Allen Bradley, Mitsubishi, Omron, Parker, Schneider Electric und Siemens zählen zu den führenden Vertreibern hocheffizienter Motoren, Antrieben und Steuerungen. RS bietet sowohl einphasige, als auch dreiphasige Antriebe, sowie eine Auswahl hauseigener Gleichstrom-Servomotorsteuerungen für den unteren Leistungsbereich des Spektrums.

 

Gleichwohl sie normalerweise mit Pumpen und Motoren in Verbindung gebracht werden, können VSDs auch zur Steigerung der Effizienz pneumatischer Systeme eingesetzt werden. Pneumatische Systeme machen rund 10 bis 15 % des Stromverbrauchs einer herkömmlichen Fertigungsanlage aus. Die Steuerung der Luftzufuhr, sodass diese direkt auf den Bedarf abgestimmt wird, kann bei manchen Anlagen Einsparungen von bis zu 30 % erzielen. Selbstverständlich ist die Wahl der richtigen Größe eines Motors einer der wichtigsten Gesichtspunkte bei der Optimierung der Effizienz eines Systems.

 

Die Europäische Norm EN 60034-30:2009 legt gesetzliche Anforderungen an die Effizienz dreiphasiger Motoren im Bereich von 0,75 bis 375 kW (2-, 4- und 6-polig) fest. Motoren dieser Art müssen seit dem 16. Juni 2011 dem Effizienzstandard IE2 entsprechen, ab Januar 2015 sogar IE3. Fortschritte im Design von Motoren, Verbesserungen der Lager-Technologie, sowie intelligente Motorsteuerungen sind die wichtigsten Faktoren für die Steigerung der Effizienz von Motoren. So erzielen zum Beispiel SKF Rillenkugellager für Elektromotoren 30 bis 50 % weniger Reibungsverluste als herkömmliche SKF Lager. Somit kann die Lebensdauer der Lager verlängert und die Effizienz gesteigert werden, ohne den gesamten Motor austauschen zu müssen. ABB bietet mit der M3 Familie eine hohe Auswahl an dreiphasigen Motoren, während Produkte von Panasonic und Parvalux gleichermaßen oft für einphasige Anwendungen verwendet werden.

 

im Hinblick auf AC-DC Stromversorgungseinheiten, mit deren Hilfe ordnungsgemäße Einsatzbedingungen von Elektroniksystemen in einer Anlage sichergestellt werden können, konnte die Effizienz in den letzten Jahren von rund 80 % auf bis 95 % gesteigert werden. Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass Hersteller oftmals dazu neigen, die Effizienz ihrer Produkte bei Volllast anzugeben. Stromversorgungseinheiten können bei geringeren Lasten wesentlich geringere Effizienzwerte aufweisen; deshalb ist stets darauf zu achten, dass das Effizienzprofil der gewählten Einheit den tatsächlichen Anforderungen entspricht. RS vertreibt weit mehr als 1000 verschiedene hocheffiziente AC-DC Stromversorgungseinheiten führender Hersteller, darunter Astec, Mean Well und Power-One.

 

Selbstverständlich hat die Instandhaltung der Anlage einen erheblichen Einfluss auf die Gesamteffizienz, insbesondere im Hinblick auf Übertragungssysteme. Es ist nur eingeschränkt nützlich, eine rostige Antriebskette effizient anzutreiben! Auch hier kann RS mit einem umfangreichen Angebot an Produkten und Geräten für Instandhaltungsarbeiten Abhilfe schaffen.