gesponsertSynchronreluktanzmotor Der Schlüssel für eine klimaneutrale Produktion

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ABB AG

Um Umwelt, Klima und Ressourcen zu schonen, muss der Energieverbrauch gesenkt werden. Moderne, hocheffiziente Synchronreluktanzmotoren sind ein wichtiger Hebel zu einem geringeren Verbrauch und ein Schlüssel für die klimaneutrale Industrieproduktion.

Lange Zeit galt die Steigerung der Energieeffizienz nur als Kür. Inzwischen hat aber ein Umdenken stattgefunden und niedrigere Energieverbräuche stehen ganz oben auf der Agenda vieler Industrieunternehmen. Entscheidende Treiber sind das Streben nach mehr Nachhaltigkeit (Pariser Klimaabkommen) und wirtschaftliche Gründe wie niedrigere Energiekosten oder gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit. Großes Potenzial um Energie einzusparen, haben Elektromotoren, bei denen die Synchronreluktanzmotoren (SynRM) zunehmend in den Fokus rücken.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) ist die Industrie für 37 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs und für 24 Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich. Bei einem Großteil der zugrundeliegenden Prozesse kommen Elektromotoren zum Einsatz. Etwa 70 Prozent des von der Industrie verbrauchten Stroms gehen auf das Konto von elektrischen Antriebssystemen.

Elektromotoren wurden im Laufe der Zeit stetig verbessert. In den zurückliegenden zwölf Jahren haben sie jedoch einen Entwicklungssprung gemacht und sind aufgrund innovativer Designs deutlich energieeffizienter geworden. Eine besondere Rolle nehmen dabei SynRM ein. Sie verfügen über die höchste Energieeffizienz-Klassifizierung IE5 nach IEC TS 60034-30-2 und tragen damit zu einer signifikanten Senkung des Energieverbrauchs und der CO₂-Emissionen von industriell genutzten Elektromotoren bei.

Energieeffizienz

Transparenz schafft Nachhaltigkeit

Mit Ultra-Premium-Energieeffizienz spürbar Energie sparen

Auf dem Weg zu einem niedrigeren Energieverbrauch geben die Ökodesign-Vorgaben der EU durch die Festlegung von Mindestanforderungen bereits strengere Vorgaben an die Energieeffizienz vor. So legt die Ökodesign-Verordnung (EU) 2019/1781 fest, dass eine breite Palette von Motoren die Effizienzklasse IE3 erfüllen muss. Seit Juli 2023 ist die Effizienzklasse IE4 für bestimmte Motoren obligatorisch. ABB hat im Jahr 2011 einen SynRM der Effizienzklasse IE4 auf den Markt gebracht. 2019 folgte der SynRM der IEC-Effizienzklasse IE5, also mit dem Wirkungsgrad Ultra-Premium.

Industrieunternehmen können mit Motoren der Effizienzklasse IE5 spürbar Energie einsparen. Denn diese weisen bis zu 40 Prozent geringere Energieverluste gegenüber IE3-Motoren sowie 20 Prozent geringere Verluste verglichen mit IE4-Motoren auf. Möglich wird die Effizienz IE5 durch ein Motordesign, das die Wirkungsgradvorteile der Permanentmagnet-Technologie mit der Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit eines Asynchronmotors kombiniert.

Die Hardware der SynRM ist identisch mit der entsprechender Asynchronmotoren von ABB. Lediglich die Rotoren unterscheiden sich voneinander. Beim SynRM ist der Rotor so konzipiert, dass er in einer Richtung den kleinstmöglichen magnetischen Widerstand (Reluktanz) und im 45°-Winkel dazu den größtmöglichen Widerstand aufweist. Dadurch dreht sich der Rotor im Kern des Motors genauso schnell, wie das von einem Frequenzumrichter gesteuerte umlaufende Statorfeld.

Elektrische Antriebstechnik

Nachhaltigkeit im Leben eines Elektromotors

Stark im Teillastbereich

Ein wesentlicher Vorteil dieser IE5-Motoren ist ein nahezu konstant hoher Wirkungsgrad über einen breiten Drehzahlbereich hinweg. Selbst bei kleineren Drehzahlen liegt der Wirkungsgrad oft noch weit über 90 Prozent, während er bei einem Asynchronmotor mit gleicher Leistung zum Teil bereits bis auf unter 80 Prozent gesunken ist. Deshalb punkten die Motoren insbesondere im Teillastbereich und erzielen so hohe Energieeinsparungen.

SynRM sind ausschließlich für den Frequenzumrichterbetrieb ausgelegt. Diese Kombination ist ein Schlüssel für einen niedrigeren Energiebedarf. Denn durch den Frequenzumrichter kann bei geringer Auslastung zum Beispiel die Drehzahl einer Pumpe bedarfsgerecht reduziert werden, während ein SynRM selbst bei kleiner Drehzahl mit hohem Wirkungsgrad punktet.

Energieeffizienz in der Industrie

Zehn Maßnahmen, mit denen Unternehmen ihre Energieeffizienz steigern können

Verzicht auf Seltene Erden

SynRM erreichen eine sehr hohe Energieeffizienz, ohne dass wertvolle Ressourcen, die immer begrenzter verfügbar sind, benötigt werden. Damit grenzen sich diese Motoren von Permanentmagnetmotoren ab, die ebenfalls hocheffizient sind, bei der Herstellung aber Seltene Erden benötigen, die überwiegend aus Fernost importiert werden müssen. SynRM besitzen keine Komponenten mit Seltenen Erden.

Zur wirtschaftlichen Nachhaltigkeit tragen auch die niedrigeren Lagertemperaturen und längere Lagerlebensdauer bei. Die SynRM-Technologie zeichnet sich durch bis zu 30 °C niedrigere Wicklungstemperaturen und bis zu 15 °C niedrigere Lagertemperaturen aus, was unter anderem die Lebensdauer der Isolierung und der Lager verlängert und für längere Schmierintervalle der Lager sorgt. Niedrigere Lagertemperaturen sind ein wichtiger Faktor, da etwa 70 Prozent der Motorausfälle auf Lagerschäden zurückzuführen sind.

SynRM eignen sich für den Einsatz in zahlreichen anspruchsvollen Industrieanwendungen und ermöglichen bei jeder Geschwindigkeit eine präzise Steuerung und hohe Effizienz – selbst bei Teillasten. Das macht sie zu einer interessanten Option zu herkömmlichen Asynchronmotoren in Pumpen, Lüftern und Kompressoren sowie für komplexere Anwendungen wie Extrusionsmaschinen, Mischaggregate, Winden und Förderanlagen. Asynchronmotoren können in den meisten Fällen problemlos durch IE5-SynRM ausgetauscht werden, da sie dieselbe Größe und Ausgangsleistung aufweisen. Mechanische Änderungen sind nur selten erforderlich.

Mit SynRM Energie sparen und Produktivität erhöhen

Synchronreluktanzmotoren von ABB bieten eine Möglichkeit, der wachsenden Nachfrage nach höherer Energieeffizienz zu begegnen. Die Motoren erfüllen die Kriterien der Ultra-Premium-Energieeffizienzklasse IE5 und sind herkömmlichen Asynchronmotoren im Wirkungsgrad deutlich überlegen. Die Motoren bieten Anwendern die Möglichkeit, den Energieverbrauch und die CO₂-Emissionen zu senken und gleichzeitig von einer höheren Produktivität und geringeren Lebenszyklus-Kosten zu profitieren.

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