Lösungsansätze zur Steigerung der Energieeffizienz in Produktion und Logistik

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Intelligente Bereitstellung der Energie

Für die intelligente Bereitstellung der Energie ist es zunächst entscheidend, zu wissen, wieviel Energie überhaupt für den Prozess benötigt wird. Weiterhin ist zu klären, ob dieser Bedarf konstant ist oder sich ändert. Auf der Basis dieser Analyse können die richtig dimensionierten Komponenten ausgewählt werden. Weiterhin kann entschieden werden, ob die Regelung des Antriebs über einen Umrichter zu einer Senkung des Energieverbrauchs führt.

Nur durch eine exakte Analyse und Auslegung des Antriebs lässt sich der Effekt der Überdimensionierung verhindern. Notwendig ist hierfür eine exakte Analyse und Kenntnis der Anwendung. Moderne Auslegungswerkzeuge, die Antriebshersteller anbieten, helfen, diese Überdimensionierung zu vermeiden und den richtig dimensionierten Antrieb auszuwählen.

Viele Antriebe werden heute bereits über einen Umrichter angesteuert. Hierdurch kann die Drehzahl verändert werden. Damit können dann beide physikalischen Parameter, die die mechanische Leistung bestimmen – die Drehzahl und das Drehmoment – an den Bedarf des Prozesses angepasst werden. Fast alle mechanischen Prozesse haben einen Leistungsbedarf, der nicht konstant ist, sondern von vielen Parametern abhängt. Letztendlich kann davon ausgegangen werden, dass sich bei fast jedem Antrieb aus funktionalen und energetischen Gründen der Einsatz eines Umrichters lohnt und zu einer Optimierung des Antriebsverhaltens führt. Dieses wird in den nächsten zehn bis 15 Jahren dazu führen, dass alle industriellen Antriebe von Umrichtern angesteuert werden. Heute sind dieses erst ungefähr ein Drittel aller neu installierten Antriebe.

Komponenten mit hohem Wirkungsgrad

Ist ein Antrieb so ausgewählt worden, dass er optimal zur Anwendung passt, dann soll er auch noch die Energie mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad wandeln. Hierzu müssen die einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs einzeln betrachtet werden.

Der Wirkungsgrad des Umrichters basiert auf den eingesetzen Bauteilen zur Leistungswandlung. Diese haben heute bereits einen hohen Wirkungsgrad von 95 bis 97 Prozent und können auf einfache Weise nicht weiter gesteigert werden.

Ein höheres Potenzial haben dagegen die Elektromotoren, die die elektrische in die mechanische Energie wandeln. Der Standard-Drehstrommotor in Asynchrontechnik kann so gestaltet werden, dass sein Wirkungsgrad steigt. Hier greifen die Wege, Mindestwirkungsgrade für Drehstrommotoren vorzuschreiben, die in den nächsten Jahren eingeführt werden. Diese können die Verluste des Motors um ca. ein Drittel reduzieren.

Bei allen geregelten Antrieben ist der Synchronmotor eine gute Alternative zum Asynchronmotor, weil er bei gleichem Drehmoment weniger Strom benötigt und damit natürlich auch weniger Verluste erzeugt. Aus diesem Grund ist bei allen geregelten Antrieben zu prüfen, ob Synchronservomotoren die bessere Wahl sind. Sie sind bei gleichem Drehmoment in der Regel etwas teurer als Asychronmotoren. Es kann aber der Umrichter kleiner gewählt werden, weil weniger Strom benötigt wird, und die Kosten für die elektrische Energie sinken, weil der Wirkungsgrad höher ist. Damit kann der Synchronmotor bei einer Gesamtkostenbetrachtung die insgesamt effizientere Lösung sein.

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