Energiemanagement senkt die Betriebskosten

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Bis zu 70 Prozent Einsparung durch drehzahlvariablen Betrieb

Der wichtigste Hebel für einen drastisch reduzierten Energiebedarf ist die Betriebsart der Motoren. Gerade in den durch viele Strömungsmaschinen – Pumpen, Lüfter und Kompressoren – gekennzeichneten Applikationen der chemischen Industrie sowie anderen Branchen stecken hier große Einsparpotenziale. Der Grund: Strömungsmaschinenantriebe bergen die höchsten Sparpotenziale in der Antriebstechnik überhaupt. Bei ihnen steigt der Energiebedarf proportional zur dritten Potenz der Drehzahl. Wird bei einer solchen Strömungsmaschine die Fördermenge auf herkömmliche Weise mechanisch – beispielsweise mit einer Drossel geregelt, läuft der Motor durchgehend mit der Bemessungsdrehzahl, die für die maximale Fördermenge benötigt wird. Ein Fall, der in der Praxis selten vorkommt. Die überschüssige Energie wird an den eingesetzten Drosseln sowie Ventilen in Wärme umgewandelt und somit verschwendet. Dieser Betrieb ist vergleichbar mit einem Autofahrer, der permanent Vollgas fährt und die Geschwindigkeit über die Bremse regelt. Die dabei verursachten hohen Temperaturen und Vibrationen wirken sich außerdem negativ auf Antrieb und Produktionsablauf aus. Drehzahlveränderbare Antriebe mit Frequenzumrichtern sind hier in mehrfacher Hinsicht die wirtschaftlichere Alternative. Sie passen die Drehzahl – und damit die Energieaufnahme – immer schnell und exakt dem aktuellen Bedarf an. Somit wird die Energie optimal eingesetzt. Die Einsparungen durch den drehzahlvariablen Betrieb betragen – je nach Anlagenkennlinie – bis zu 70 Prozent.

Gleichzeitig entlastet der sanfte An- und Auslauf die Mechanik und sorgt für eine wesentlich längere Lebensdauer des gesamten Antriebsstranges. Auch Momentenstöße und Druckwellen im Rohrleitungssystem gehören dann der Vergangenheit an. Neben der Energieersparnis, die sich durch die Drehzahlregelung erzielen lässt, bieten manche Geräte zusätzliche Energiesparfunktionalität, indem sie wie die z.B. aus dem Siemens-Spektrum den Motor in bestimmten Betriebssituationen automatisch abschalten. So werden diese Motoren, wenn sie nicht benötigt werden, von der Funktion „Energy Saving“ komplett abgeschaltet. Das geschieht automatisch, wenn die Regelabweichung des Technologiereglers eine parametrierbare Zeit unter einem definierten Grenzwert liegt. Und mit der Funktion „Enhanced Energy Saving“ lässt sich die Zeit verlängern, bis der Umrichter in Betriebsart „Energy Saving“ wieder eingeschaltet wird – um noch mehr Energie zu sparen und z.B. ein unnötiges Anfahren und Abbremsen der Pumpen zu vermeiden.

Hocheffiziente Motoren haben kaum Verluste

Ein weiterer sehr wirkungsvoller Hebel in der Umsetzungsphase sind auch Maßnahmen, die den Wirkungsgrad der Motoren selbst betreffen. Insbesondere wenn die Applikation eine hohe jährliche Betriebsstundenzahl aufweist, lohnt sich der Einsatz von hocheffizienten Getriebemotoren und Motoren der Wirkungsgrad-Klasse IE2 (International Efficiency, vergleichbar mit Energieeffizenzklasse 1 (EFF1). Für den energiesparenden Betrieb der Anlage hat Siemens z.B. ein durchgängiges Spektrum dieser Produkte im Angebot, das bis zur normierten Grenze der Klassifikation bei 375 kW reicht. Gegenüber herkömmlichen Motoren haben solche Energiesparmotoren durch konstruktive Maßnahmen und den Einsatz spezieller Materialien bis zu 40 Prozent weniger Verluste, wodurch sie sich oft schon nach einigen Monaten amortisieren. Da die Motoren mit Standard-Wirkungsgrad (IE1) und hocheffiziente Motoren (IE2) aus dem Siemens-Spektrum von den Abmessungen her identisch sind, erübrigt sich eine Änderung der Maschinenkonstruktion – der Anwender spart Kosten und Zeit. Der Einsatz dieser innovativen Technologie ermöglicht gegenüber anderen hocheffizienten Motoren darüber hinaus eine kompakte Anordnung. Zudem wird die Temperatur durch die verringerten Läuferverluste niedrig gehalten und die Motorlebensdauer erhöht. Der Geltungsbereich der neuen internationalen Wirkungsgrad-Norm IEC 60034-30 umfasst auch explosionsgeschützte Motoren. Loher, eine Siemens-Tochterfirma, hat speziell hierfür unter anderem eine neue Reihe von druckfest gekapselten Motoren (Zündschutzart Ex d) in der hohen Wirkungsgrad-Klassifikation IE2 entwickelt. Diese hocheffizienten Ex-d-Motoren decken einen Leistungsbereich von 0,75 bis 375 kW ab, sind 2-, 4- und 6-polig sowie für 50 und 60 Hz lieferbar.

Halle 4.2, Stand A9-A11

Markus Schlink, Marketingmanager Motoren Standard Drives, Siemens Drive Technologies;

Ilona Grabmann, Marketing & Promotion Motoren Standard Drives, Siemens Drive Technologies;

Stefan Rausch, Marketingmanager Large Drives, Siemens Drive Technologies

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