Effizienter ab 2011

Sonderbeitrag

ÖKODESIGN-RICHTLINIE – Die EU-Verordnung Nr. 640/2009 schreibt für Elektromotoren ab dem 16. Juni 2011 höhere Wirkungsgrade vor.

27. Mai 2010

Die USA tun es, China und Brasilien tun es. Ebenso natürlich auch die EU. Und das ist auch gut so, schließlich betreffen die Klima-Auswirkungen die gesamte Welt. Die Rede ist von neuen Energieeffizienz-Gesetzen, mit der zahlreiche Länder ihren Teil zur CO2-Reduzierung beitragen. In Europa hat die EU-Kommission im letzten Jahr die Verordnung Nr. 640/2009 mit Mindestanforderungen für den Wirkungsgrad von Drehstrom-Asynchronmotoren erlassen. Und damit die sogenannte Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG, die als bloße Rahmenrichtlinie ausgestaltet ist, also noch keine konkreten Anforderungen an das einzelne Produkt stellt, für dieses Produkt mit genauen Vorgaben konkretisiert. Die Asynchronmotoren kommen vorwiegend in Industrie und Gewerbe zum Einsatz und verursachten laut dem Bundesumweltamt im Jahr 2005 fast 90 Prozent des Stromverbrauchs aller Motoren in den 27 EU-Mitgliedstaaten.

Mit effizienteren Elektromotoren ließen sich EU-weit, so das Bundesumweltamt, bis zum Jahr 2020 voraussichtlich 135 Milliarden kWh und 63 Millionen Tonnen Kohlendioxid (CO2) einsparen. Weil EU-Verordnungen in den einzelnen Mitgliedstaaten direkt gelten, müssen sich auch deutsche Hersteller an die folgenden Regelungen halten, ohne dass es einer Umsetzung durch den deutschen Gesetzgeber bedarf: Ab dem 16. Juni 2011 dürfen die Hersteller im Leistungsbereich von 0,75 kW bis 375 kW bei zwei- bis sechspoligen Motoren nur noch hocheffiziente Asynchronmotoren mit einem Mindestwirkungsgrad von IE2 in den europäischen Markt bringen. IE1-Motoren dürfen die Hersteller ab diesem Datum also nicht mehr im europäischen Wirtschaftsraum in den Verkehr bringen. Die Abkürzung IE steht dabei für »International Efficiency« und bezieht sich auf die drei neuen Wirkungsgradklassen IE1 – Standard Efficiency –, IE2 – High Efficiency – und IE3 – Premium Efficiency –, die in der seit Oktober 2008 gültigen IEC-Norm 60034-30:2008 weltweit neu definiert werden.

Damit ersetzt die IEC-Norm die alten Wirkungsgradklassen EFF1, EFF2. Hintergrund für diese Änderung: Weil die nationalen Systeme sich bisher unterschieden haben, hat die Internationale Elektrotechnische Kommission IEC (International Electrotechnical Commission) einen einheitlichen Standard mit weltweiter Gültigkeit entwickelt.

IEC-Norm als Basis

Basis für die Verlustermittlung und damit für die Wirkungsgradbestimmung der drei neuen Effizienzklassen ist die IEC-Norm 60034-2-1:2007, die seit November 2007 gültig ist, also angewendet werden kann, und ab November 2010 den bisherigen IEC-60034-2-Normenteil dann endgültig ersetzt. Sie bringt eine neue Messmethode mit sich: Zusatzverluste werden nicht mehr pauschal mit 0,5 Prozent angesetzt, sondern durch individuelle Messungen bestimmt. Nach dem neuen Verfahren reduzieren sich allerdings die Wirkungsgrade um bis zu einige Prozentpunkte im Vergleich zu den nach dem alten Verfahren gemessenen Wirkungsgraden. Doch zurück zur EU-Verordnung Nr. 640/2009. Konkret bedeutet die Vorgabe der EU zum 16. Juni 2011: Spätestens zu diesem Termin dürfen die Motorenhersteller nur noch hocheffiziente Motoren in Verkehr bringen. Zeitlich versetzt trifft die Verordnung 640/2009 zukünftig noch zwei weitere Regelungen: Ab dem 1. Januar 2015 dürfen im Leistungsbereich 7,5 kW bis 375 kW nur noch Elektromotoren mit der Effizienzklasse IE3 in Verkehr gebracht werden. Als Alternative geht aber auch ein IE2-Motor plus Frequenzumrichter. Und ab dem 1. Januar 2017 müssen Elektromotoren für Leistungen ab 0,75 kW bis 375 kW die Effizienzklasse IE3 erreichen.

Auch hier gilt die alternative Variante von Motor mit Effizienzklasse IE2 in Kombination mit Frequenzumrichter. Mit der Pflicht zur Umstellung kann ein Unternehmen aber nicht nur CO2, sondern auch so manche bare Münze sparen. Denn aus betriebswirtschaftlicher Sicht sollten Anwender nicht nur die Anschaffungskosten, sondern die gesamte Lebenszyklusbilanz kritisch unter die Lupe nehmen. »Elektrische Antriebe spielen in der Fertigungs- aber auch der Prozessindustrie eine dominierende Rolle hinsichtlich des Energieverbrauchs«, sagt Dr. Jürgen Brandes, CEO Business Unit Large Drives (LD) der Siemens AG. »Zwei Drittel der in der Industrie verbrauchten Energie gehen auf das Konto der Antriebstechnik. Wir beziffern das globale Einsparpotenzial durch drehzahlveränderbare Antriebe und hocheffiziente Motoren auf 120 Terawattstunden pro Jahr. Ein Beispiel: Wir haben für unseren Kunden MGM Bellagio in der Wüstenstadt Las Vegas die existierenden Kompressoren für die Kühlanlagen des Gebäudes durch drehzahlveränderbare Antriebe ersetzt. Wir konnten damit den Energieverbrauch halbieren, was einer Kostenersparnis von 450.000 Dollar pro Jahr entspricht. Hier zahlt sich der Invest bereits nach nur neun Monaten in barer Münze aus«, so Brandes.

Angela Unger

Interview

In einer neuen EU-Verordnung wird für Niederspannungsasynchronmotoren der Mindestwirkungsgrad IE2 ab Juni 2011 festgelegt. Was bedeutet das für Hersteller, Maschinenbauer und Endanwender?

Zuerst ist es wichtig, den Geltungsbereich des Gesetzes zu kennen. Es gilt für Niederspannungsmotoren in den Leistungen zwischen 0,75 und 375 kW, das heißt für weite Teile des Niederspannungsmarktes. Für uns als Hersteller bedeutet es, dass wir nach dem 16. Juni 2011 nur noch Motoren in den Markt bringen dürfen – mit wenigen, sehr gut definierten Ausnahmen –, die diesen Mindestwirkungsgrad von IE2 erfüllen. Das entspricht dem bisherigen Wirkungsgrad »Efficiency 1«, also dem bislang höchsten Wirkungsgrad. Für den Maschinenbauer bedeutet das, dass er ab dem 16. Juni 2011 nur noch IE2-Motoren von den Herstellern bekommt. Für die Endanwender bedeutet das erfreulicherweise, dass sie Maschinen mit Motoren mit einem höheren Wirkungsgrad erhalten. Das bedeutet allerdings nicht, dass sie Maschinen, die sie jetzt schon im Feld haben, austauschen müssen – die dürfen so bleiben wie sie sind.

Sind diese hocheffizienten IE2-Motoren nicht sehr teuer?

Wenn man einen Motor mit einem höheren Wirkungsgrad baut, braucht man mehr Material, und deswegen ist es unvermeidlich, dass der Kaufpreis für einen Motor mit einem höheren Wirkungsgrad höher ist. Das ist allerdings nur ein Teil der Wahrheit. Wenn man mit in Betracht zieht, dass über 90 Prozent der Kosten für einen Elektromotor auf den Betrieb entfallen und damit hauptsächlich auf die Energiekosten, dann entsteht ein komplett anderes Bild. Dann rechnet sich die Umstellung auf einen IE2-Motor in den meisten Fällen in weniger als zwei Jahren. Und das heißt: Es ist allein aus diesem Grund schon sinnvoll, bereits heute auf IE2-Motoren umzustellen.

Gibt es einen weiteren Grund, warum ich als Maschinenbauer schon jetzt umstellen sollte?

Wir als Hersteller empfehlen, bereits heute umzustellen. Wir wollen einen reibungslosen Übergang hin zu IE2-Motoren gewährleisten. Das heißt auf der einen Seite, dass wir die entsprechenden Kapazitäten in der Fertigung zur Verfügung stellen, auf der anderen Seite brauchen wir für viele Kunden im Voraus auch Engineering-Aufwand – und deswegen die Empfehlung, die Umstellung heute zu machen. Wir stehen unseren Kunden beratend zur Seite und klären technische Fragen, damit sie optimal für die Zukunft gerüstet sind.

Erschienen in Ausgabe: 03/2010