Direkter Weg zur Effizienz

Energieeffizienz – Direktantriebe mit hohem Wirkungsgrad sowie intelligente Regelungstechnik ermöglichen enorme Kosteneinsparungen durch eine effiziente Ausnutzung der elektrischen Energie.

12. August 2008

Nicht erst in Zeiten steigender Energiekosten eröffnet der Einsatz energieeffizienter Antriebssysteme Einsparpotenziale in Milliardenhöhe: So ermittelte der Branchenverband ZVEI schon für das Jahr 2004 über alle Industriebranchen hinweg einen Energieverbrauch von 165 Terawattstunden durch elektrische Antriebe bzw. elektromotorisch angetriebene Systeme. Rund 27,5 Terawattstunden davon könnten durch den Einsatz energieeffizienter elektrischer Antriebstechnik eingespart werden – dies entspricht einer Einsparung von 16,9 Millionen Tonnen CO2.

Verantwortungsbewusste Hersteller wie der Nürnberger Antriebstechnikspezialist Baumüller betrachten deshalb die Energiebilanz als wichtigen Bestandteil zur Errechnung der gesamten Lebenszykluskosten des Antriebs. Die Servomotoren und Umrichter des Unternehmens liegen schon seit Jahren im Bereich der höchsten Wirkungsgradklasse EFF1 und besser.

Wichtig ist dabei, das System ganzheitlich zu betrachten und nicht nur einzelne Komponenten wie den Motor bei der Berechnung der Energiebilanz zu betrachten, sondern daneben auch regelungstechnische und applikationsspezifische Gesichtspunkte einzubeziehen. So findet sich der Energiespargedanke bei den verschiedenen Direktmotor- Baureihen von Baumüller bereits in der gegenüber Normmotoren mit vergleichbaren Kenngrößen kompakten Motorenkonstruktion. Eine Reduzierung der Energiekosten ermöglichen die Direktantriebe zum einen durch die direkte Abführung von Energie, da eine Klimatisierung nicht mehr zwingend erforderlich ist. Zum anderen ermöglicht die durchgängige Wasserkühlung einen nahezu lautlosen Betrieb der Motoren, da sowohl das geräuschintensive Getriebe als auch Betriebsgeräusche durch Lüftermotoren entfallen.

Bei konventionellen Getriebelösungen liegt der Wirkungsgrad in der Regel nur bei 78 Prozent, während eine Direktantriebslösung im Allgemeinen eine Effizienz bis zu 96 Prozent erreicht. Bei einer Antriebsnennleistung von 100 Kilowatt, einem angenommenen Strompreis von 0,08 Euro/kWh und einer Betriebsstundenzahl von 8.000 Stunden pro Jahr ersparen Direktantriebe damit gegenüber einer Getriebelösung jährlich 11.200 Euro an Energiekosten.

Vorteile durch Rückspeisung

Zusätzlich verbessern lässt sich die Energiebilanz durch Rückspeiseeinheiten. So verbraucht zum Beispiel eine Druckmaschine mit einer Motorleistung von 600 Kilowatt, einer generatorischen Leistung von 40 Kilowatt und einer benötigten Netzleistung von 733 Kilowatt bei 6.000 Betriebsstunden pro Jahr 4.398.000 Kilowattstunden elektrische Energie, entsprechend Energiekosten von 351.840 Euro. Rückspeisefähige Systeme ermöglichen hier eine Rückspeisung von etwa 35 Kilowatt ins Netz. Pro Jahr ergibt sich damit eine Energieersparnis von insgesamt 210.000 Kilowattstunden, entsprechend weiteren 16.800 Euro

Ein weiterer Nachteil der Antriebe von Mehrfarbdruckmaschinen neben dem hohen Energieverbrauch ist auch die starke Wärmeentwicklung, die in der Regel über den energieintensiven Betrieb einer Klimaanlage aus der Produktionshalle abgeführt wird. Bei 6.000 Betriebsstunden pro Jahr, einer angenommenen Leistungsaufnahme von 733 Kilowatt und einer Verlustleistung an der Maschine von 86 Kilowatt ergibt sich innerhalb eines Jahres ein Gesamtverlust von 516.000 Kilowattstunden, die bisher in der Regel durch die Klimaanlage abgeführt werden. Pro Jahr würden bei Zugrundelegung eines kWh-Preises von 0,08 Euro Kosten von 10.320 Euro entstehen. Durch den Einsatz einer Wasserkühlung lassen sich 444.600 Kilowattstunden abführen, sodass innerhalb des selben Zeitraumes lediglich ein Restverlust von 71.400 Kilowatt anfällt, entsprechend Kosten von 1.428 Euro. Durch Wärmeabfuhr mit Wasserkühlung lässt sich damit eine Einsparung von 8.892 Euro pro Jahr erzielen. Die Kombination einer Direktantriebslösung mit Rückspeiseeinheit und Wasserkühlung ermöglicht bei dieser Beispielanwendung innerhalb eines Jahres Kosteneinsparungen von etwa 35.000 Euro, sodass der höhere Anschaffungspreis sich innerhalb kurzer Zeit amortisiert.

Sabrina Löhr, Baumüller

Erschienen in Ausgabe: 05/2008