Der „grüne“ Zug rollt mit energieeffizienter Schalttechnik als Basis

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Mit bedarfsgerechtem Betrieb gezielt sparen

Nicht selten liegt die Ursache dafür in einem nicht mehr zeitgemäßen Betrieb von Maschinen und Anlagen. Vielfach werden Motoren immer noch so selten wie möglich „hochgefahren“, um die Belastung mechanischer Komponenten bzw. der Antriebe zu reduzieren. Die Folge: Dauerlauf statt intermittierendem Betrieb. Allerdings gibt es heutzutage Sanftstarterlösungen, die den bedarfsgesteuerten Betrieb von Elektromotoren ohne schädlichen Einfluss auf die Mechanik bieten. Sie sind in der Lage die elektrischen und mechanischen Spitzenbelastungen um bis zu 60 Prozent zu senken.

Siemens hat es in diesem Zusammenhang zum Beispiel mit seinen Sanftstartern Sirius 3RW geschafft, die Verlustleistung solcher Geräte im Betrieb um bis zu 92 Prozent zu senken. Dies ist durch ein intelligentes Bypass-System möglich, das den Stromfluss bei hochgelaufenem Motor vom Thyristor trennt und ihn über ein integriertes Schütz leitet.

Welche grundsätzlichen Vorteile Sanftstarter auf die Energiebilanz haben können, verdeutlicht ein Beispiel aus der Pumpentechnik: Dabei wird der Lösung mit vier Umrichterantrieben eine Alternative mit einem Umrichter plus drei Sanftstartern gegenüber gestellt. Beide Systeme besitzen eine installierte Gesamtleistung von 360 kW, die bedarfsgerecht abgerufen werden kann.

Bei der Sanftstarterlösung bedienen drei einzeln per Sanftststarter zuschaltbare Pumpen über eine Kaskadenschaltung die Grundlast der Wasserversorgung und die vierte, drehzahlabhängig regelbare Pumpe übernimmt die tatsächlich benötigte, variable Last. In der Praxis spart diese Lösung bis zu 5.000 Euro Energiekosten pro Jahr (Rechenbeispiel mit 12 ct/kWh) und reduziert dadurch den jährlichen CO2-Ausstoß um ca. 26 t. Im Vergleich zur Lösung mit vier Frequenzumrichtern ergibt sich so eine Minimierung der Gesamtenergiekosten um ca. 65 Prozent, und auch die Anschaffungskosten sind bei der Sanftstarterlösung um 12.000 Euro niedriger, also um ca. 70 Prozent.

Drehzahlanpassung statt Drosselverluste

In der Industrie gibt es häufig genug auch den Fall, dass größere Antriebe eingesetzt werden, um die zu erwartende mechanische Belastung aufgrund von Lastspitzen während des An- bzw. Auslaufs abzufangen. Energetisch betrachtet ist das keine optimale Lösung: Ist ein Motor stark wechselnden Lasten ausgesetzt oder arbeitet er im Teillastbereich unter 50 Prozent der Motornennleistung, ist sein Energiebedarf höher als eigentlich notwendig. Auch hier ist eine Sanftstarterlösung bzw. eine Frequenzumrichterlösung vorzuziehen.

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Ein klassisches Beispiel liefern hier Pumpenantriebe. Häufig wird der Volumenstrom über Drosselklappen bzw. der Druck über Düsen reguliert, was einen spürbaren Energiemehrverbrauch zur Folge hat. Einsparungen von bis zu 70 Prozent sind realistisch, wenn stattdessen eine bedarfsgesteuerte Lösung verwendet wird. Die dazu einsetzbaren Umrichter benötigen zur Frequenzumformung einen Leistungsteil sowie eine Steuereinheit, die ihrerseits einen nicht zu vernachlässigenden Eigenenergiebedarf aufweisen. Bewegt sich jedoch auf Grund guter Auslegung die benötigte Pumpenleistung nahe den Nenndaten des Motors, kann mit einem Sanftstarter, der über deutlich geringere Eigenenergieverluste verfügt, wertvolle Energie gespart werden. Für andere Applikationen bietet Siemens Frequenzumrichter mit innovativer Infeed-Technologie, die beim Bremsen Energie zurück ins Netz speisen und z. B. bei Hebeanwendungen bis zu 50 % Energie einsparen.

Einfache Lösungen vielseitig verwenden heißt Energieeffizienz

Anhand weniger Beispiele wird deutlich, dass moderne Lösungen rund um die industrielle Schalttechnik einen unglaublichen Mehrwert in Bezug auf Energieeffizienz zu bieten haben. Siemens hat vor diesem Hintergrund seinen Systembaukasten „Sirius Innovationen“ an den neuen Marktanforderungen ausgerichtet und damit seinen ökologischen Kurs bestätigt.

Sowohl nach Umweltaspekten als auch nach wirtschaftlichen bzw. betriebssicheren Gesichtspunkten befinden sich die Geräte heute bereits am oberen Ende des Erreichbaren. Dennoch wird kontinuierlich daran gearbeitet, die Wirkungsgrade weiter zu erhöhen und damit den Energieeinsatz zu verbessern.

Dipl.-Ing. (Univ.) Gert Zauscher, Marketing Manager, Siemens Industry

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