Durchgängig effizient

Titel

Antriebstechnik – Antriebssysteme aus durchgängig effizienten Komponenten ermöglichen eine konsequente Ausnutzung der vorhandenen Einsparpotenziale.

24. Februar 2010

Ein zunehmend wichtiger Aspekt bei der Konstruktion und Entwicklung von Maschinen und Anlagen ist der effiziente Einsatz von elektrischer Energie. So fordert die sogenannte EuP-Richtlinie des Europäischen Parlaments ab Juni 2011, dass neu eingesetzte Elektromotoren mit einer Leistung von 0,75 bis 375 Kilowatt im Dauerbetrieb die Effizienzklasse IE2 oder besser erfüllen. In einem zweiten Schritt ab Januar 2015 müssen diese IE2-Motoren verbindlich entweder über Umrichter geregelt werden oder der Effizienzklasse IE3 entsprechen. Die Antriebs- und Automatisierungstechnik Lenze aus Hameln empfiehlt deshalb für die Konfiguration neuer Maschinen und Anlagen schon heute den Einsatz seiner hoch effizienten Drehstrommotoren der Serie LForce.

Die vollständige Ausschöpfung des Energiesparpotenzials im Antriebsstrang erfordert allerdings mehr als die Verwendung eines sparsamen Motors allein: Entscheidend sind hierfür die Auswahl und das Zusammenspiel sämtlicher Komponenten im Antriebsstrang. So lassen sich große Einsparungen zum Beispiel durch die Kombination von effizienten Motoren und Getrieben mit höherem Wirkungsgrad erreichen.

Getriebeverluste vermeiden

Gut sichtbar wird dieser Effekt am einfachen Beispiel eines Getriebemotors für eine Fördertechnik-Anwendung: Bei einer herkömmlichen Lösung mit einem Schneckengetriebe muss der Motor neben den 1,3 Kilowatt Leistung für den Prozess selbst zusätzlich 0,9 Kilowatt zur Deckung der Getriebeverluste liefern. Die benötigte Gesamtleistung von Applikation und Getriebe liegt also bei 2,2 Kilowatt. Kommt dagegen anstelle des Schneckengetriebes zum Beispiel ein hocheffizientes Kegelradgetriebe aus der Baureihe GKR von Lenze zum Einsatz, kann der Energiebedarf deutlich sinken: Dank eines Wirkungsgrads von 93 bis 98 Prozent werden nun lediglich noch 1,4 Kilowatt Leistung benötigt. In vielen Fällen erlaubt eine solche hoch effiziente Lösung deshalb zudem den Einsatz eines kompakt dimensionierten Motors mit meist geringeren Beschaffungskosten.

Um weitere 0,1 Kilowatt sinkt der Energiebedarf zudem, wenn in Kombination mit dem Kegelradgetriebe statt eines herkömmlichen Motors in der Standardeffizienzklasse ein Drehstrommotor der Serie Lforce mit der Effizienzklasse IE?2 zum Einsatz kommt. Insgesamt ermöglicht der Einsatz eines energieoptimierten Lforce-Getriebemotors im Förderband-Beispiel eine Energieeinsparung bis 41 Prozent gegenüber einem Drehstrommotor der Effizienzklasse IE1 an einem Schneckengetriebe. Der Großteil der Einsparungen entfällt dabei auf das Kegelradgetriebe: Durch eine Fokussierung auf den Motor allein bliebe also das größte Einsparpotenzial ungenutzt.

Unveränderte Baugröße

Da die Baugröße sowie die Anschraub- und Wellenabmessungen dieser wirkungsgradoptimierten Motoren oft denen eines leistungsgleichen Motors der Effizienzklasse IE1 entsprechen, lassen sie sich in vielen Fällen sehr einfach in vorhandene Konstruktionen integrieren. Daneben reduziert der hohe Wirkungsgrad die Verlustwärme und verlängert damit die Lebensdauer der Technik, inklusive längerer Wartungsintervalle. Außerdem können Frequenzumrichter und Zuleitungen für geringere Leistungen ausgelegt und damit kleiner dimensioniert werden.

Eine entscheidende Rolle für nennenswerte Energieeinsparungen spielt bei der bedarfsgerechten Dimensionierung der Antriebe vor allem der Einsatz von Umrichtern: Sie erschließen bis zu 75 Prozent der möglichen Einsparungen beim Energieverbrauch. Die Getriebemotoren von Lenze eignen sich deshalb standardmäßig für den Betrieb am Frequenzumrichter und bieten zudem viele sinnvolle und optimal abgestimmte Optionen aus dem Baukasten der Antriebs- und Automatisierungsplattform Lforce.

mit Drei Säulen zur Effizienz

Die Umwandlung der Energie mit hohem Wirkungsgrad ist jedoch nur ein einzelner Aspekt einer umfassend energieeffizienten Antriebslösung. In der Drei-Säulen-Strategie der niedersächsischen Antriebspezialisten steht daneben als erste Säule der intelligente Einsatz von Energie, etwa durch den geregelten Betrieb der Motoren an Frequenzumrichtern, wie ihn auch die zweite Stufe der EuP-Richtlinie vorsieht. Als weitere Säule setzt Lenze auf die Nutzung der Bremsenergie. Bei einem konsequenten Einsatz in der gesamten Antriebslösung eröffnet diese Strategie ein enormes Einsparpotenzial.

Wirkungsgrad durch Service

Zur Unterstützung bietet Lenze neben den wirkungsgradoptimierten Produkten auch individuelle Beratung sowie die Bereitstellung von Know-how, die bereits in der Planungsphase beginnt. So ermöglicht zum Beispiel die Software Drive Solution Designer (DSD) schnell und einfach eine präzise Antriebsauslegung auf Grundlage der individuellen Prozessdaten und spezifischen Geschwindigkeitsverläufe der jeweiligen Anwendung. Insgesamt ermöglicht eine energiesparende Bewegungsführung mit hocheffizienten Lforce Getriebemotoren bei bedarfsgerechter Dimensionierung und im geregelten Betrieb am Frequenzumrichter eine Reduktion des Energiebedarfs einer Anwendung um bis zu 90 Prozent.

Thorben Steinmann, Lenze Extertal/bt

FAKTEN

- Die Lenze AG mit Sitz im niedersächsischen Hameln ist ein weltweit agierender Spezialist für Antriebs- und Automatisierungstechnik mit weltweit rund 3.000 Mitarbeitern.

- Das Produktspektrum umfasst unter anderem Motoren, Getriebemotoren, Servoantriebe, Frequenzumrichter, Kupplungen und Bremsen, Verbindungstechnik sowie Automatisierungslösungen mit integrierter Sicherheitstechnik einschließlich Steuerung, Industrie-PCs, Engineeringsoftware, Visualisierung und Kommunikation.

Erschienen in Ausgabe: 01/2010