Antriebstechnik

So heben Sie Energiesparpotenziale

| Autor / Redakteur: Reinhard Mansius / Ute Drescher

Energie sparen lässt sich bei elektrischen Antrieben und den damit angetriebenen Prozessen entweder, indem man die Verlustenergie verringert oder den Energieverbrauch.
Energie sparen lässt sich bei elektrischen Antrieben und den damit angetriebenen Prozessen entweder, indem man die Verlustenergie verringert oder den Energieverbrauch. (Bild: ©bht2000 - stock.adobe.com)

Elektrische Antriebe verbrauchen einen Großteil der Energie in der Industrie. Doch es gibt Indikatoren, die auf Einsparpotenziale in einer Anwendung hinweisen.

Bereits bei der Auslegung werden die Weichen für einen möglichst effizienten oder effektiven Betrieb eines Antriebes gestellt. Wichtig sind bei diesem Schritt der Projektierung deshalb insbesondere:

  • die Antriebsaufgabe richtig in ihre physikalischen Grundformen zurückführen,
  • unnötige Reservezuschläge bei der Auslegung vermeiden,
  • Wechselwirkung der physikalischen Größen kennen,
  • Eigenschaften der auszuwählenden Produkte kennen,
  • die verfügbaren Techniken und Methoden für Effizienz steigernden Betrieb kennen, um die Einsparpotenziale zu nutzen.

Energie sparen lässt sich bei elektrischen Antrieben und den damit angetriebenen Prozessen durch

  • Vermindern der Verlustenergie,
  • Vermindern des eigentlichen Energieverbrauchs.

Die beiden Möglichkeiten sind jedoch nicht für alle Anwendungsfälle gleichermaßen geeignet. Bei Antrieben, die in vorwiegend stationär ablaufenden Prozessen zum Einsatz kommen, bietet die Minimierung der Verlustenergie den größten Stellhebel, insbesondere durch Einsatz von Komponenten mit verbessertem Wirkungsgrad. Das heißt, bei einem Antrieb mit nahezu gleich bleibenden Lastverhältnissen bringt beispielsweise ein gesteuerter Anlauf oder die Rückgewinnung von Bremsenergie recht wenig.

Einsatz eines Energiesparmotors

Eine Pumpe oder ein Lüfter, der immerwährend den gleichen Förderstrom liefern muss, wird durch den Einsatz eines Frequenzumrichters nicht effizienter. Der Einsatz eines Energiesparmotors mit einem gegenüber Standardmotoren erhöhten Wirkungsgrad ist in diesem Fall die bessere Lösung.

Bei Prozessen mit überwiegend nichtstationären Zuständen, bei denen der Leistungsbedarf aufgrund unterschiedlicher Drehzahl- oder Lastverhältnisse nicht konstant ist, erzielt man durch Optimierung von Prozess- und Bewegungsabläufen und den Einsatz einer geeigneten Antriebstopologie das größte Potenzial. Hier geht es also eher darum, den gesamten Energieverbrauch zu minimieren, anstatt am Wirkungsgrad einzelner Komponenten zu optimieren.

Einsatz eines Frequenzumrichters

Eine Pumpe oder ein Lüfter, der unterschiedlichen Förderstrom liefern muss, wird durch den Einsatz eines polumschaltbaren Motors oder eines Frequenzumrichters effizienter als mit mechanischen Verstelleinrichtungen. Der Einsatz eines Energiesparmotors mit einem gegenüber Standardmotoren erhöhten Wirkungsgrad ist dann nicht angebracht.

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25.09.18 - Wer beim Auslegen drehzahlgeregelter Antriebe einige Hinweise beachtet, kann in vielen Fällen die Motoren bzw. Frequenzumrichter kleiner wählen, ohne dabei Einschränkungen für den Arbeitsprozess in Kauf nehmen zu müssen. lesen

Die Höhe der Energie- und Kosteneinsparungen sind für den Einzelfall zu betrachten. Sie sind unter anderem abhängig von

  • den Anschaffungskosten der Anlage,
  • den Kosten für Wartung, Instandhaltung,
  • den Kosten für den Betrieb,
  • der Nutzungsdauer der Anlage,
  • der Dauer des Betriebes,
  • der Anzahl der Prozesszyklen und
  • dem Leistungsbedarf des Prozesses.

In der Regel sind die Energie sparenden Alternativen mit höheren Anschaffungskosten verbunden, als es beim Einsatz herkömmlicher Technik der Fall wäre. Deshalb ist insbesondere für die Kostenersparnis der gesamte Lebenszyklus der Anlage zu betrachten.

Es wird weiterhin trotzdem Anwendungen geben, in denen der Einsatz einfacher, robuster und teilweise sogar überdimensionierter Komponenten erforderlich ist. Energieeinsparungsaspekte müssen beispielsweise aus folgenden Gründen überdacht werden:

  • raue Umgebungsbedingungen
  • kein geschultes Bedien- bzw. Wartungs- und Instandhaltungspersonal,
  • Kosten des Ausfalls einer Anlage sind höher als die Einsparpotenziale.

Mit den aufgezeigten Möglichkeiten können nun einzelne Ansätze zur Energieeinsparung verfolgt werden. Im Grunde genommen ist es nichts anderes, als eine erste Auslegung oder eine vorhandene Anlage nochmals gesamthaft zu betrachten und Alternativen zu berechnen. (ud)

Dieser Artikel ist dem „Praxishandbuch Antriebsauslegung“ von Reinhard Mansius entnommen, das bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme hilft. Das Kapitel „Energeieinsparen“ enthält auch eine Tabelle, die einen Überblick über die Möglichkeiten energiesparender Techniken gibt. Zum Buch: kurzlink.de/mansius2

BUCHTIPPDas Buch „Praxishandbuch Antriebsauslegung“ hilft bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme: Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten. Auch auf die Berechnung wird intensiv eingegangen.

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