IE3-Motoren: Wie der Markt auf die gesetzlichen Bestimmungen reagieren sollte

Aus Sicht der Endnutzer liegen die Anschaffungskosten für IE3-Motoren um 5 % bis 20 % über denen von IE2-Motoren. In etwas weniger als zwei Jahren haben sich diese zusätzlichen Kosten jedoch bereits amortisiert.

Als Beispiel soll ein 4-poliger Motor mit einer Nennleistung von 200 kW, 8.000 Betriebsstunden pro Jahr und Stromkosten von 0,10 €/kWh dienen. Die Energiekosten für einen IE2-Motor würden sich auf jährlich 167.784 € belaufen. Im Vergleich dazu verursacht ein IE3-Motor nur Kosten von 166.831 €, was eine Einsparung von 953 € jährlich oder 80 € monatlich bedeutet. Letztendlich bezahlt der Endnutzer die Stromrechnung, sodass sich alles auszahlt, was die Kosten senkt.

Wirkungsgradnormen und -richtlinien für dreiphasige Käfigläufer-Asynchronmotoren tragen zu einer Klärung der Sachlage bei, die für alle Beteiligten der Lieferkette zusehends komplizierter geworden ist:

• Die Norm IEC 60034-30-1 gilt als Grundlage für zukünftige MEPS. Die Norm legt verbindliche Vorgaben fest und sorgt für eine internationale Harmonisierung der Energieeffizienzklassen von Elektromotoren. IEC-Normen ändern sich laufend, sodass aktiv daran gearbeitet werden muss, den Geltungsbereich der EU MEPS an die Norm IEC/EN 60034-30-1 anzugleichen.

• Mit der Richtlinie 2005/32/EG des Europäischen Parlaments (vom 6. Juli 2005) wurde ein Rahmen für die Anforderungen einer Ökodesign-Richtlinie geschaffen, die für „energiebetriebene Produkte“ gelten soll.

• Im Juli 2009 wurde die Verordnung (EG) Nr. 640/2009 der Kommission zur Anwendung der Richtlinie für die umweltgerechte Gestaltung von energieverbrauchsrelevanten Produkten veröffentlicht. Die Verordnung basiert auf der Norm IEC 60034-30 und legt die Mindestwirkungsgradklassen für Niederspannungsmotoren (IE1, IE2, IE3) sowie den Zeitrahmen für die Umsetzung fest. Im Januar 2014 wurde die Änderung der Verordnung (EU) Nr. 4/2014 veröffentlicht. Diese Verordnung präzisiert den Geltungsbereich der ursprünglichen Verordnung (EG) Nr. 640/2009 und schließt Lücken, die einige Hersteller vorsätzlich ausgenutzt hatten.

Bedeutet die Einführung der verpflichtenden Energieeffizienzklasse IE3, dass Motorenhersteller ab sofort nur noch hochwertige Materialien verwenden?

Nein, eher selten. Um die Energieeffizienz eines Motors zu steigern, erhöht man die die Menge des aktiven Materials. Es wird z.B. mehr Kupfer in ein längeres Blechpaket eingebracht. Man hat also die Möglichkeit, die Eisenlänge des Motors und die Menge des eingesetzten Kupfers zu erhöhen. In einzelnen Fällen wird Dynamoblech höherer Qualität gewählt. Die Bauhöhe des Motors ist genormt – daran ändert sich nichts. Man kann natürlich auch die nächste Achshöhe wählen, dann sind die Motoren allerdings nicht mehr ohne Konstruktionsänderung an der Arbeitsmaschine austauschbar. ABB ist es trotz des Einbringens von mehr aktivem Material gelungen, die Achshöhe nicht ändern zu müssen, da die Ausgangskonstruktion des Motors genug „Luft“ bot.

Müssen Anwender mit deutlich höheren Kosten für IE3-Motoren rechnen?

Natürlich kostet der Motor aufgrund der größeren Menge aktiven Materials zunächst einmal mehr. Die Kosten sind direkt abhängig vom höheren Materialeinsatz und von intensiveren Fertigungsprozessen. Allerdings sollte jeder Anwender letztendlich die höheren Beschaffungskosten immer im Verhältnis zu den gesparten Energiekosten sehen.

Was gilt es zu beachten, wenn die Maschine exportiert werden soll?

Jede Menge! Die Regelungen und Vorschriften vor allem im außereuropäischen Ausland weichen zum Teil stark von den deutschen ab. Hier ist gut beraten, wer mit einem Motorenhersteller zusammenarbeitet, der seine Produkte ebenfalls weltweit vertreibt.

Für welche typischen Anwendungen ist es sinnvoll, IE2-Motoren mit Frequenzumrichter einzusetzen, wann sollte es ein IE3-Motor sein?

Insbesondere für den Anwendungsbereich Pumpen und Lüfter mit quadratischem Momentenverlauf mit dem relativ geringen Leistungsbedarf im Teillastbereich sind IE2-Motoren mit Frequenzumrichter die erste Wahl. Der geringere Momentenbedarf im Teillastbereich kann dann effizient und kostensparend umgesetzt werden. Bei allen Anwendungen mit konstanter Drehzahl im Bereich einer definierten konstanten Leistung ist der der IE3-Motor optimal. Allerdings ist es schwierig, hier eine pauschale Aussage zu treffen. Der sinnvolle Einsatz von IE2 oder IE3 sollte nach Bewertung der Applikation definiert werden. Darüberhinaus gibt es auch immer noch die Lösung, den IE3-Motor am Umrichter zu betreiben.

Ist es sinnvoll, statt eines IE3-Motors heute schon einen IE4 einzusetzen?

Das kann insbesondere bei langfristigen Planungen sinnvoll sein. Es ist schwer alles in Cent und in Euro zum jetzigen Zeitpunkt aufzurechnen, aber am Schluss spart man durch den Einsatz von Hochgwirkungsgrad-Motoren in jeden Fall Energie.