gesponsertElektrische Antriebstechnik Effizient und nachhaltig: Wie der Umstieg auf elektrische Antriebe in der Industrie gelingt

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Innomotics GmbH

Die Elektrifizierung macht auch vor der Öl- und Gasindustrie nicht halt. Großes Potenzial für eine deutliche Reduktion des CO₂-Austoßes verspricht der Austausch von Gas- und Dampfturbinen durch elektrische Antriebstechnik.

Die Zahlen sprechen für sich: Den Energieverbrauch um nicht weniger als 25 Prozent gesenkt sowie insgesamt 68.000 t CO2 pro Jahr gespart hat der spanische Mineralölkonzern Repsol in seiner Olefin-Anlage am Chemiestandort in Puertollano (Spanien). Gelungen ist das, weil das Unternehmen in einem seiner Gasverdichterprozesse eine Dampfturbine durch einen elektrischen Antriebsstrang ersetzt hat. Umgesetzt hat das wegweisende Projekt der führende Motoren- und Großantriebsanbieter Innomotics.

Das Unternehmen mit Sitz in Nürnberg unterstützt Repsol so bei seinem Ziel, bis 2050 klimaneutral zu sein. „Die Elektrifizierung unseres Kompressors ist zweifellos ein wichtiger Meilenstein in diesem Prozess und demonstriert eindrucksvoll, welche Einsparungen in der Praxis möglich sind“, erklärt Eloy Pareja, Produktionsdirektor der Chemieabteilung des Repsol Industriekomplexes Puertollano.

Wie dem Mineralölkonzern Repsol geht es vielen Unternehmen: Steigende Energiekosten sowie branchenspezifische Klimaschutzvereinbarungen wie die Oil and Gas Climate Initiative (OGCI) erfordern neue Wege in der Produktion. Das Projekt von Innomotics zeigt: Die Lösungen hierfür sind größtenteils bereits vorhanden und setzen sich zunehmend am Markt durch. Und das nicht ohne Grund. Denn der Austausch von Gas- und Dampfmotoren durch elektrische Antriebe bietet zahlreiche Vorteile. Dazu zählen die Verringerung von Betriebskosten und Emissionen, mehr Effizienz durch digitale Prozesse und schnelle Umsetzbarkeit einer wirksamen Nachhaltigkeitsmaßnahme.

Umstieg ist in jeder Hinsicht nachhaltig

Allein die Senkung der Betriebskosten lässt sich einfach nachvollziehen: Herkömmliche, turbinengetriebene Anlagen verursachen eine ganze Reihe von Kosten, die mit dem Wechsel auf elektrifizierte Antriebe entfallen:

• Zusätzliche Wartung des Dampfsystems (darunter Turbinen, Kessel, Öfen oder Druckminderer)

• Energiekosten durch niedrigen Wirkungsgrad des Systems

• Vermeidung steigender Einkaufspreise für kohlenstoffintensive Brennstoffe

• Steuern und Abgaben auf Treibhausgasemissionen

• Ausfallzeiten durch konventionelle Turbinenanlaufphasen

Hinzu kommt der Anspruch vieler Unternehmen, die selbstgesetzten Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Immer mehr Industrieunternehmen wollen nicht nur Betriebskosten senken, sondern auch ihren CO₂Fußabdruck reduzieren. Die Elektrifizierung trägt maßgeblich dazu bei – insbesondere, wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen kommt.

Digitalisierung verstärkt den Effekt

Digitalisierungsprozesse können die Effizienz elektrifizierter Anlagen noch dazu deutlich steigern. Innomotics macht das über die digitale Plattform Inspire IQ möglich. Mit dieser Lösung lassen sich die Antriebsstränge rund um die Uhr und ortsunabhängig überwachen sowie vorrausschauend warten.

Konkret bedeutet das: Durch die Digitalisierung der elektrischen Antriebssysteme können sowohl eine Zuganalyse durchgeführt als auch betriebliche und historische Daten erfasst und verarbeitet werden. Auf Wunsch werden diese zusätzlich von einem Innomotics-Experten ausgewertet und interpretiert. Visualisierungstools ermöglichen darüber hinaus die Zustandsüberwachung und unterstützen den Betrieb sowie die Wartungsplanung.

Durch die Verbindung mit einer sicheren Cloud-Plattform wird Inspire IQ in ein IoT-Ökosystem eingebettet, wodurch die Produktivität weiter gesteigert werden kann. Die digitale Plattform sowie weitere digital gestützte Dienste von Innomotics können außerdem die Fehlersuche und Problemlösung erheblich beschleunigen. In der Unternehmenspraxis bedeutet dies:

• Ausfallzeiten lassen sich reduzieren, da die Mitarbeitenden des Kunden und/oder ein Innomotics-Experte außergewöhnliche Situationen und Trends frühzeitig erkennen.

• Die Ursache eines Vorfalls kann durch sofortigen Zugriff auf alle Daten besser und schneller identifiziert werden, jederzeit und überall.

• Wartungsaktivitäten können aufgrund der verbesserten Informationslage optimiert geplant und durchgeführt werden.

Reibungsloser Anlagenbetrieb nach dem Austausch sichergestellt

Der Austausch von Gas- und Dampfmotoren ist allerdings nicht trivial. Denn jeder Kompressor und jede Fundamentkonstruktion ist einzigartig. Deshalb sollte eine Turbinenersatzlösung immer auf individueller Basis entwickelt werden, um zu gewährleisten, dass alle Anforderungen an Geschwindigkeit, Platz, Gewicht, Steifigkeit und Vibrationen erfüllt sind. Nur so kann der nahtlose Anlagenbetrieb nach dem Austausch sichergestellt werden.

Gerade deshalb entscheiden sich Industrieunternehmen bewusst für die Beauftragung von High-Speed-Motorenspezialisten wie Innomotics. Denn die Innomotics-Lösung beruht auf einem bewährten und vorab getesteten elektrischen Plug-and-Play-System mit Motoren, Frequenzumrichter (Variable Frequency Drives, VFDs) und Transformatoren. Der Innomotics Perfect Harmony GH180 überzeugt hierbei mit seinem marktführenden Motordesign und liefert die für solche Anwendungen erforderliche Kraft und Leistung: 8,25 Megawatt bei 5800 Umdrehungen pro Minute. Dies entspricht dem täglichen Verbrauch einer Stadt mit 3000 Einwohnern.

Darüber hinaus erfordert der Wechsel von einer mechanischen zu einer elektrischen Lösung eine Reihe weiterer Maßnahmen. Dazu gehören die Entfernung von Gas- oder Dampfleitungen sowie die Installation einer Hochspannungsinfrastruktur zur Unterstützung der neuen Ausrüstung. Dies ist mit Bau- und Inbetriebnahmeaufwand verbunden, der viele bewegliche Teile und umfangreiches Know-How für eine erfolgreiche Ausführung erfordert.

Dank langjähriger Erfahrung in solchen Projekten und mit den richtigen Partnern an der Seite ist Innomotics in der Lage, den Anlagenstillstand durch den Austausch auf eine turnusmäßige, geplante Betriebsunterbrechung von etwa vier Wochen zu beschränken.

Dies gelingt mithilfe einer soliden Standortstudie, die mit einem erfahrenen Engineering-, Beschaffungs- und Bauunternehmen (EPC) durchgeführt wird. Dabei werden die Leistungs- und Drehzahlkombinationen aller betroffenen Turbinen, die voraussichtlichen Austauschdaten sowie Fundamentinformationen erfasst und ein passgenaues Konzept erarbeitet.

Blaupause für weitere Austauschprojekte

Die gute Nachricht ist also: Der Umstieg von Gas- und Dampfturbinen auf elektrifizierte Antriebe ist bereits heute für viele Unternehmen möglich. Innomotics arbeitet dazu eng mit Kompressorherstellern, EPCs und Betreibern zusammen, um passgenaue elektrische Lösungen zu entwickeln. So können die Umrüstlösungen in nahezu allen Fällen zum Einsatz kommen. Und zwar unabhängig davon, ob der angetriebene Kompressor unangetastet bleibt, überholt oder ersetzt wird. Vorab durchgeführte Machbarkeitsstudien und Entwürfe von Innomotics stellen dabei sicher, dass sich das elektrische Antriebssystem reibungslos in den Kompressorstrang integrieren lässt.

Die Mittelspannungsumrichter (Innomotics Perfect Harmony GH180 und Innomotics Perfect Harmony GH150) sind für alle Kompressor-Leistungsbereiche und Kundenanforderungen verfügbar. Aufgrund der Zellentopologie lassen sich die Umrichter an einen weiten Bereich von Ausgangsspannungen und Ausgangsleistungen genau anpassen. Da sich jede Zelle während des Betriebs in weniger als 5 ms überbrücken lässt und dabei trotzdem die volle Ausgangsspannung beibehält, ist die maximale Verfügbarkeit der Applikation gewährleistet.

So ist man auch bei Repsol mehr als zufrieden mit der Zusammenarbeit, hat sie doch zu einem effizienteren, nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Betrieb geführt. „Das Angebot von Innomotics war von Anfang an überzeugend, weil es umfassende Tests in den Fabriken beinhaltete, bei denen wir dabei waren“, fasst Luciano Santiago, Electrical Engineering Manager aus Repsols Engineering Department zusammen. „Und: Das gesamte Portfolio von Innomotics hat uns den Mehrwert gebracht, den wir uns gewünscht haben“.

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