Nordischer Schaltungsjoker

Energieeffizienz

Umrichter – Parallelschaltung von Standard-Umrichterkomponenten schafft ganz einfach hohe Antriebsleistung. Dass das Konzept zugleich auch Energie spart, zeigt sich in einer Wasseraufbereitungsanlage in China.

15. Oktober 2010

»Warum viel Aufwand betreiben, wenns genauso gut ganz einfach geht?«, muss sich der finnische Umrichterspezialist Vacon gefragt haben. Jedenfalls kam er auf den Dreh, zur Erbringung hoher Antriebsleistungen kleinere Standard-Baugruppen parallel zu schalten. Das Ergebnis trägt die Bezeichnung DriveSynch – und wie das unten genannte Praxisbeispiel aus China zeigt: Die Sache funktioniert prima.

DriveSynch gestattet durch Parallelschaltung von Standard-Umrichterkomponenten, FU-Module oder Komplett-Schränke, Ausgangsleistungen bis 5 Megawatt im Niederspannungsbereich bis 690 Volt AC. Insbesondere bei Retrofit-Projekten erlaubt der redundante Parallelbetrieb hohe Wirtschaftlichkeit. Motoren, die noch intakt sind, lassen sich beibehalten. Allein die häufig abgekündigte Leistungselektronik, deren Reparatur unwirtschaftlich oder manchmal gar nicht mehr möglich ist, muss noch gegen moderne Technik ausgetauscht werden.

Weniger Energieverbrauch

Die Synchronisation der Module untereinander erfolgt mittels Glasfaser-Kommunikation. Zur Lastbalance vorgesehen sind dU/dt-Ausgangsfilter. Angesteuert werden sowohl Motoren mit normaler Drehstromwicklung als auch mit Mehrfachwicklungen mit Phasenversatz. Im letztgenannten Fall kommt pro Wicklung je ein Umrichter-Modul zum Einsatz. Der Nutzer stellt über Parameter die Phasenverschiebung ein. Die Fähigkeit, leistungsstarke Motoren einzeln zu kontrollieren und zu steuern, erlaubt den energieeffizienten Betrieb selbst hochkomplexer Anlagen und von Hochleistungsmotoren. Dank der Einzelansteuerung sind in komplexeren Konfigurationen immer nur jene Motoren in Betrieb, die tatsächlich für bestimmte Aktivitäten nötig sind. Ihre Laufcharakteristik ist so verbessert, dass der Energieverbrauch sinkt. Hinzu kommt: Mit Frequenzumrichtern kontrollierte Motoren laufen mit angepasstem Drehmoment, erfordern durch die individuelle Antriebssteuerung in der Anlaufphase weniger Energie und haben durch den schonenderen Betrieb eine weitaus längere Lebensdauer. Überdies nicht von Pappe sind weitere Aspekte: Bei Ausfall eines Moduls lässt sich das System mit geringerer Leistung zunächst weiterbetreiben, weshalb die Verfügbarkeit steigt. Die Standard-Umrichter-Komponenten erleichtern die Inbetriebnahme, was deutlich sowohl den Service wie auch die Ersatzteilhaltung vereinfacht. Und viele geplante Instandhaltungsmaßnahmen sind ohne Probleme im laufenden Betrieb möglich.

Energieeffizienz in China

»Beste Ergebnisse in Sachen Wirtschaftlichkeit liefert das zunehmend auf der ganzen Welt eingesetzte DriveSynch-Konzept im Nordwesten von China«, erklärt Vacon gegenüber unserer Redaktion. Das Problem in Asien war: Dringend musste die Verfügbarkeit der Wasseraufbereitungsanlage in Anshan verbessert werden und »nach langjährigem Betrieb galt es«, so die Firma Vacon im Originalton, »die Siemens-Simovert-Frequenzumrichter zu erneuern.« Anshan, in der nordostchinesischen Provinz Lianoning gelegen, ist bekannt als chinesische Hauptstadt des Stahls und Eisens. Die Wasseraufbereitungsanlage versorgt etwa die Hälfte der 3,4-Millionen-Einwohner-Stadt, deren landschaftliche Attraktivität zunehmend auch den Tourismus anschiebt. Die ständige Verfügbarkeit der Wasseraufbereitungsanlage ist demnach vor Ort von weitreichender Bedeutung.

DriveSynch-Konzept überzeugt

Der von den Frequenzumrichtern gesteuerte Spezialmotor besitzt zwei getrennte Wicklungssysteme mit einer 30-Grad-Phasenverschiebung. »Für das Projekt waren wir die Einzigen im Markt, die mit dem DriveSynch-Konzept eine kosteneffiziente und zugleich sichere Lösung zur Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit anbieten konnten – ohne den Motor auszutauschen oder ihn außer Betrieb zu nehmen«,berichtetVacon Suzhou Drives. Die chinesische Niederlassung von Vacon, die das komplette System von der Projektierung über den Bau bis hin zur Anwendungssoftware realisiert hat, erklärt: »Was in den Augen der Entscheider besonders für Vacon und den Projektpartner QuanShen Electronics Co., Ltd. sprach, ist die besondere Kosten- und Energieeffizienz. Die gelieferten zwei 650-Ampere-/630-Kilowatt-Schaltschränke, 690 Volt mit DriveSynch-Konzept, sichern nun den Betreibern der Wasseraufbereitungsanlage in Anshan ein Höchstmaß an Energieeffizienz, Verfügbarkeit, Robustheit und Flexibilität.« So hat das (laut Unternehmensmitteilung) kaum gebremste und trotz Krise des vergangenen Jahres weiter wachsende und Marktanteile gewinnende finnische Unternehmen Vacon mit DriveSynch eine Lösung entwickelt, die die Vorteile der elektronischen Drehzahlregelung bei geringen Investitionskosten auch in den Bereich von MW-Leistungen im Niederspannungsbereich bringt. Und das für neue wie auch bestehende, aber erneuerungsbedürftige Anlagen. Da weltweit nur etwa zehn Prozent der Elektromotoren verlustarm über elektronische Drehzahlregelung ausgerüstet sind, gleichzeitig diesem Bereich eine so wichtige Rolle im Klimaschutz zukommt, dürfte in den kommenden Jahren verstärkt der Fokus auf diese Technologie gelegt werden.

Vacon/mm

Erschienen in Ausgabe: Sonderheft Green/2010