Energieeffizienz

Durchflussmengen energieeffizienter regeln

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Retrofit mit Drehzahlregelung spart 50 % Energie ein

Dieses Einsparungspotenzial hat Eaton auch in der Praxis bestätigt: im Rahmen einer Retrofit-Maßnahme einer 20 Jahre alten 50-t-Spritzgussmaschine. Deren Hydraulikeinheit wurde bis dato mit einem konventionellen 15-kW-Asynchronmotor konstant angetrieben. Der Volumenstrom der Pumpe wird mechanisch gesteuert; selbst bei einem geringen Volumenstrom treibt der Motor die Pumpe konstant mit 1500 min-1 an und verbraucht entsprechend viel Energie. Dieser Antrieb wurde daher mithilfe des Frequenzumrichters Eaton PowerXL DA1, eines Permanentmagnetmotors und der Axialkolbenpumpe Eaton 425 Kolbenpumpe modernisiert. Indem der Motor lastabhängig geregelt und ihm nur Leistung abverlangt wird, wenn der Prozess es erfordert, konnte der Energieverbrauch von 5,6 auf 2,8 kWh gesenkt werden – also um rund 50 %. Unter der Annahme, dass die Maschine 300 Tage im Jahr in zwei Achtstundenschichten läuft, betragen die jährlichen Energieeinsparungen pro Maschine 2016 Euro. Die Amortisationszeit beträgt in diesem Fall 2,2 Jahre.

Intelligente Verdrahtung als Voraussetzung für ein Energiemanagement

Die Reduzierung des Energieverbrauchs ist aber nur der erste Schritt auf dem Weg zu einem energieeffizienten System. Der nächste ist es, die Voraussetzung für ein Energiemanagementsystem zu schaffen. Nur durch eine umfassende Aufzeichnung und Analyse der Energie- und Maschinendaten lassen sich hierfür der Energieverbrauch überprüfen, Optimierungsmöglichkeiten identifizieren und die Wirkung umgesetzter Maßnahmen kontrollieren. Das setzt den Einsatz einer Vielzahl von Sensoren voraus, zum Beispiel für die Messung von Drücken, Positionen oder Temperaturen sowie Informationen zu den Betriebszuständen jeder einzelnen Komponente.

Bei der herkömmlichen Einzelverdrahtung bedeutet das einen erheblichen Zusatzaufwand für Leitungen und Verkabelung, um die Informationen von der jeweiligen Komponente zur speicherprogrammierbaren Steuerung zu übermitteln. Ein intelligentes Verbindungssystem auf Geräteebene wie Eatons Smart­wire-DT bietet im Vergleich hierzu deutliche Vorteile. Mit ihm lassen sich Komponenten wie Schaltgeräte, Leistungsschalter, Befehls- und Meldegeräte, Sensoren und Aktoren anstelle der aufwendigen Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung über eine einzige Leitung miteinander verbinden. Die Leitung versorgt die angeschlossenen Geräte mit Strom und übernimmt gleichzeitig die Datenkommunikation. Gleichzeitig werden die Standardkomponenten mithilfe eines ASIC-Bausteins in intelligente und kommunikationsfähige Einheiten verwandelt.

Daten für Cloud-basiertes Energiemanagement zur Verfügung stellen

Da die E/A-Module von Smartwire-DT in Schutzart IP67 verfügbar sind, lassen sich auch Sensoren und Aktoren im Feld anschließen. So können Daten einer Maschine oder Anlage, zum Beispiel zur Überwachung der Vertikalbewegung der Zylinder, der Temperatur oder des Druckes, einfach erfasst und für ein Energiemanagement genutzt werden. Smartwire-DT bietet über Gateway-Module die Möglichkeit, das System an alle gängigen Steuerungen und Feldbussysteme wie Profibus, Profinet, CAN-Open, Modbus-TCP, Ethernet/IP, Powerlink oder Ethercat anzubinden – sowie an das Internet, und macht es somit IoT-ready. Werden Steuergeräte mit OPC-UA-Interface eingesetzt, können alle Daten – bis hinunter zur Geräte­ebene – beispielsweise für eine Cloud-basierte Energiemanagement-Software zur Verfügung gestellt werden. MM

* Dipl.-Ing. Marco Bison ist Manager Mechatronic Technologies bei der Eaton Automation GmbH in 6928 Manno (Schweiz)

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