Getriebemotor

Abbau und Wiederverwertung von Bremsenergie

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Energierückspeisung ins Netz

Ebenfalls Stand der Technik und vielfach bewährt ist die Rückspeisung von Energie, die aus Senk- und Bremsbewegungen gewonnen wird, ins Versorgungsnetz. Vor allem bei großen Energiemengen ist diese Methode wirtschaftlich sinnvoll. Der ROI für die Rückspeiseeinheit hängt von der Nennleistung der Antriebe und der Anzahl der Lastspiele pro Zeiteinheit ab. Hoch ausgelastete Regalbediengeräte zum Beispiel erreichen Amortisierungszeiten von zwei Jahren. Neben technischen und wirtschaftlichen Kenngrößen stellt auch die Reduzierung der Treibhausgase ein lohnendes Unternehmensziel dar.

Je nach den Eigenschaften des Energieversorgungssystems in einer Anlage kann der Betreiber zwischen einer sinusförmigen und einer blockförmigen Netzrückspeisung wählen. Die sinusförmige Netzrückspeisung prägt einen sinusförmigen Strom ein, synchron zum Phasenverlauf der Netzspannung und praktisch oberwellenfrei. So kann bei weicheren Netzen die Netzqualität gesichert werden und weitere, empfindliche Verbraucher werden vor Störeinflüssen bewahrt. Dagegen erlauben starre Versorgungsnetze auch eine kostenoptimierte Lösung mit blockförmiger Rückspeisung. Sie prägt im Rückspeisebetrieb einen blockförmigen (d. h. oberschwingungsbehafteten) Strom in das Versorgungnetz ein. Diese Rückspeisung ist einfacher aufgebaut und benötigt weniger Montageraum. Die Auswahl der Rückspeisemodule erfolgt anhand der Eigenschaften des Netzes und der Anforderungen des Kunden.

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Umfassendes Lösungsportfolio von SEW-Eurodrive

Für alle aufgezeigten Möglichkeiten des Abbaus und der Rückspeisung von Bremsenergie bietet SEW-Eurodrive passende Lösungen an. Mit den Bremswiderständen der Typenreihe BW (50 W bis 42 kW Dauerleistung, bis 500 kWP Spitzenleistung) steht die passende Option zum generatorischen Betrieb der Umrichter Movidrive MDX60/61B und Movitrac B für preissensitive Applikationen zur Verfügung. Durch einen integrierten Temperatursensor wird der Widerstand auch ohne externe Überwachung geschützt.

Sinusförmige und blockförmige Netzrückspeisung

Für sein Mehrachs-Servoverstärkersystem Moviaxis entwickelte SEW das Netzrückspeise-Versorgungsmodul MXR. Es stellt eine konstante Zwischenkreisspannung und Antriebsleistung bereit. Bei Netzenergieentnahme beträgt der Wirkfaktor cos φ  1. Je nach den Eigenschaften des Energieversorgungssystems in einer Anlage kann der Anwender zwischen dem Rückspeisemodul MXR80 für sinusförmige Netzrückspeisung und dem Modul MXR81 für blockförmige Netzrückspeisung mit ungeregelter Zwischenkreisspannung wählen. Hierfür gibt es kostenoptimierte Filter und Drosseln als Netzkomponenten. Zudem reduziert sich der erforderliche Montageraum des Gesamtsystems durch die verringerten Abmessungen der Netzkomponenten deutlich. Beide Rückspeisemodule sind in den Leistungsstufen 50 kW und 75 kW für den Mehrachs-Servoverstärker Moviaxis lieferbar. Durch die Überlastfähigkeit von 200 % sind diese Module vor allem für Anwendungen interessant, die eine hohe Peakleistung erfordern.

Rückspeisungen für Standardumrichter bis 250 kW

Auch für die Antriebsumrichter Movidrive B und die Frequenzumrichter Movitrac B (ab 5,5 kW) von SEW-Eurodrive gibt es die Netzrückspeisegeräte der Baureihe Movidrive MDR60A/MDR61B mit 150 % Überlast als optionale Erweiterungen. Ein einzelnes Netzrückspeisegerät kann im Verbund mit mehreren SEW-Frequenzumrichtern genutzt werden. Somit multipliziert sich der Nutzen eines Rückspeisegerätes auf mehrere Antriebsachsen.

Die sinusförmige Netzrückspeisung Movidrive MDR61B ist die zentrale Ein-/ Rückspeisung zur Versorgung der angeschlossenen Umrichter bzw. Motorwechselrichter mit Energie. Im Grundgerät der Netzrückspeisung sind bereits Taktfrequenzfilter, Stellerdrossel, Netzschütz sowie die automatisierte Vorladung des Zwischenkreises integriert. Der abgesicherte Netzanschluss kann also ohne die Vorschaltung zusätzlicher, netzseitiger Komponenten erfolgen. Das senkt den Montage- und Installationsaufwand erheblich, speziell bei den erforderlichen Leitungsquerschnitten. Ebenfalls ohne externe Netzfilter wird die EMV-Grenzwertklasse C3 (EN 61800-3) erreicht. Motorseitig sind geschirmte Motorleitungen oder eine Ausgangsdrossel vorzusehen. Durch die geregelte Rückspeisung weist der Frequenzumrichter einen sinusförmigen Netzstrom auf. Der THDi-Wert (Total Harmonic Distortion of Current) liegt unter 5 %.

Auch die blockförmige Netzrückspeisung MDR60A verbindet mehrere Umrichter über einen zentralen Anschluss mit dem Versorgungsnetz. Die sinusförmigen Netzrückspeisungen MDR61B gibt es in den Leistungsklassen 160 kW und 250 kW, die blockförmigen Netzrückspeisungen MDR60A für Leistungen von 15 kW bis 132 kW.

Höherer Nutzen, gleicher Preis

Eine wirtschaftlich besonders interessante Lösung ist die blockförmige 15-kW-Rückspeisung MDR60A0150 (37 kWP) von SEW-Eurodrive. Sie wurde mit der Erweiterungsfunktion „Bremsmodul“ ausgestattet. Dadurch kann sie direkt anstelle eines Bremswiderstandes genutzt werden. In dieser Funktion wird die Netzrückspeisung alleinig mit dem generatorischen Lastfluss von der Applikation zurück in das Versorgungsnetz beaufschlagt. Dadurch ist es möglich, mit diesem Gerät eine Spitzenleistung von 37 kW und eine Dauerleistung von 22 kW ins Netz zurückzuführen. Die Energieversorgung des Systems erfolgt über die Eingangsstufe des Frequenzumrichters. Somit ermöglicht die Funktion „Bremsmodul“ die separate Auslegung von Frequenzumrichter und Netzrückspeisung, beispielsweise ein 30-kW-Frequenzumrichter und eine 15-kW-Netzrückspeisung im Verbund. Für die Anwender dürfte besonders wichtig sein, dass sie auch preislich in derselben Größenordnung wie ein Bremswiderstand liegt. Auch die Nachrüstung in bestehende Anlagen ist problemlos möglich.

Objektive Kundenberatung

Zur Verringerung des Energiebedarfs in Anlagen sind eine umfassende Betrachtung und intelligente Lösungen gefragt. SEW-Eurodrive bietet hierfür schon heute ein komplettes Lösungsportfolio an. Für die Zukunft sind weitere Entwicklungen auf unterschiedlicher technischer Basis zu erwarten, die die Zwischenspeicherung von Energie ermöglichen. In jedem Fall ist die sorgfältige Analyse der Anwendung wichtig, um die passende Lösung zu finden. Hierbei unterstützt SEW-Eurodrive seine Kunden mit einer Beratung nach objektiven Kriterien, die alle technisch-wirtschaftlichen Gesichtspunkte umfasst. (jv)

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