Wie die Fluidtechnik energieeffizient wurde

Energieeffizienz Wie die Fluidtechnik energieeffizient wurde

03.09.2015Autor / Redakteur: Dorothee Quitter* / Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Standen vor 25 Jahren vor allem die Produktivität und Funktionalität bei fluidtechnischen Antriebssystemen im Vordergrund, geht es heute vielmehr darum, intelligente und energiesparende Lösungen zu entwickeln – auch für ganze Fertigungslinien.

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Die Kompaktejektoren SCPS/SCPSi eignen sich für eine Vielzahl an hochdynamischen Handhabungsprozessen. Das energieeffiziente Ejektormodul der Kompaktejektoren bietet Schmalz als ecoPump SEP auch separat an.
(Bild: J. Schmalz)

Die Fluidtechnik ist laut VDMA mit einem Umsatz von 6,6 Mrd. Euro (2014) eine wichtige Zulieferbranche im Maschinenbau. Die Exportquote steigt seit Jahren und liegt derzeit bei ca. 55 %. Heute stammt etwa ein Drittel der weltweiten Fluidtechnik-Exporte aus Deutschland. Das ist ein Beweis für das hohe Vertrauen in deutsche Spitzentechnologie, die sich durch Zuverlässigkeit, Energieeffizienz und damit durch hohe Rentabilität auszeichnet. Doch wie verlief der Weg zu energieeffizienten Lösungen? Die konstruktionspraxis berichtet seit 25 Jahren über neue Hydraulik-, Pneumatik- und Vakuumkomponenten und schaut nun mit Hilfe wegweisender Unternehmen zurück.

Drehzahlvariable Pumpenantriebe

In den vergangenen 25 Jahren sind die Themen Energie und der zukunftssichere Umgang mit Energie immer stärker in den Vordergrund gerückt. Im Laufe dieser Zeit haben sich die Wirkungsgrade von Hydraulikpumpen in Kombination mit elektrohydraulischer Ansteuerung kontinuierlich verbessert. „Ein Meilenstein war beispielsweise die Entwicklung drehzahlvariabler Pumpenantriebe vor rund zehn Jahren“, berichtet Dr. Steffen Haack, Vorstandsmitglied bei Bosch Rexroth. „Sie stehen für einen grundlegenden Wandel der Hydraulik: Die Verknüpfung von Konstantverdrängereinheiten kombiniert mit digital angesteuerten drehzahlvariablen Elektromotoren über Frequenzumrichter“, so Haack weiter. Damit verlagert sich die intelligente Ansteuerung in die Software und macht die Hydraulik nicht mehr länger nur stark und produktiv, sondern auch intelligent und energieeffizient. In zyklischen Prozessen senken drehzahlvariable Pumpenantriebe die Drehzahlen bedarfs- und anforderungsgerecht ab. Dadurch können sie laut Haack den Energieverbrauch im Vergleich zu Konstantantrieben um bis zu 80 % reduzieren. „Energy on Demand ist mittlerweile Stand der Technik. Durch intelligente Systemauslegung können wir die Effizienz noch weiter steigern, beispielsweise durch die Rückgewinnung von Bremsenergien und intelligenter Rückspeisung“, resümiert Rexroth-Vorstandsmitglied Haack.

Ergänzendes zum Thema

Hydraulik wird intelligent – Statement von Dr. Steffen Haack, Vorstandsmitglied Bosch Rexroth

„Aktuell erleben wir durch die Elektronifizierung bzw. Digitalisierung der Hydraulik einen Wechsel von der Drosselsteuerung hin zur Verdrängersteuerung. Hierbei werden hydraulische Bewegungen durch Veränderungen der Drehzahl und des Schwenkwinkels der Pumpe erzeugt. Ein weiterer Schritt ist der Einsatz servohydraulischer Achsen. Das sind einbaufertige autarke Baugruppen mit eigenem Pumpenantrieb und einem dezentralen Fluidkreislauf. Die Zylinder werden über den Pumpenantrieb positioniert. Damit braucht der Maschinenhersteller kein zentrales Hydraulikaggregat mehr, das Hydraulik-Know-how ist in der Software integriert. Mit solchen Lösungen ist die Hydraulik automationstechnisch und energetisch auf Augenhöhe mit elektromechanischen Achsen, bietet darüber hinaus aber zusätzlich die physikalischen Vorteile der Fluidtechnologie.“

Die autarken servohydraulischen Linearachsen zeichnen sich durch eine hohe Energieeffizienz aus. Der Servoantrieb senkt die Motor-Drehzahlen für die Pumpe bedarfsgerecht bei Teillast ab oder schaltet in Stand-by-Modus, wenn aktuell keine Bewegung gefordert ist.
(Bild: Bosch Rexroth)

Auch Parker Hannifin misst dem Einsatz elektronischer Komponenten eine große Bedeutung zu. Sie machen heute eine optimale Abstimmung zwischen Antriebsmaschine und Verbraucher möglich. So erlauben elektronische Can-Bus-Steuerungen ein gezieltes, nahezu verlustfreies Aktivieren der Komponenten, wenn sie benötigt werden. Verlustleistungen werden so auf ein Minimum reduziert.

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