Energieeffizienzklassen Mit effizienten Motoren Energie sparen

In industriellen Anwendungen ist das Einsparpotnezial elektrischer Antriebe enorm. Welche Energieeffizienzklassen der Gesetzgeber heute und in Zukunft fordert.

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Maxon Motor GmbH

Weidmüller Deutschland

Wer den Wirkungsgrad des gesamten Antriebssystems einschließlich der ausgeführten Anwendung optimiert, kann deutlich sparen. Das Potenzial liegt hier typischerweise bei rund 30 bis 60 Prozent. Auf Basis offizieller OECD-Zahlen wird der Industrie mit 51 Prozent im Zeitraum von 2000 bis 2017 der größte Anteil an der erreichten Einsparung des Energieeinsatzes durch bessere Energieeffizienz zugeschrieben. Dabei haben die Prozesswärmeerzeugung und die Nutzung elektrischen Stroms in Antrieben die größten Anteile. Einschneidende Maßnahmen in beiden Sektoren tragen also sowohl zur Ressourcenschonung als auch zur Erreichung der Klimaziele erheblich bei.

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Elektromotoren sind hinsichtlich der Ökodesign-Richtlinie die relevanteste Produktgruppe, insbesondere auch für den industriellen Energieverbrauch, denn mit Elektromotoren betriebene Systeme verbrauchen etwa 70 Prozent der industriellen Energie. Das ist in etwa die Hälfte der insgesamt in der EU genutzten elektrischen Energie. So wurden laut Schätzungen im Jahr 2015 circa 1.400 TWh elektrische Energie von Elektromotoren in mechanische Energie und Wärme umgesetzt.

Seit dem 1. Juli 2021 gelten mit der neuen Ökodesign-Verordnung (EU) 2019/1781 neue Energieeffizienzregeln für Dreiphasen-Elektromotoren, die Auswirkungen auf explosionsgeschützte Elektromotoren sowie die bewährten Standard-Elektromotoren haben. Mit der Änderung gelten unter anderem folgende neuen Regeln:

• Die Energieeffizienzklasse IE3 gilt für 3-Phasen-Asynchronmotoren für Nennleistungen von ≥0,75 kW bis ≤1.000 kW und neuerdings auch für 8-polige Motoren, die vorher ausgenommen waren. Bisher lag die Leistungsobergrenze, ab der IE3 vorgeschrieben war, bei ≤375 kW.

• Ganz neu hinzugekommen sind Vorgaben für die kleineren 3-Phasen-Asynchronmotoren mit Nennleistungen von ≥0,12 kW bis <0,75 kW. Sie müssen jetzt die Energieeffizienzklasse IE2 einhalten. Das gilt für 2-, 4-, 6- und 8-polige Motoren.

Sowohl bei der IE3 als auch bei der IE2 sind nun auch explosionsgeschützte Elektromotoren der Zündschutzarten Ex tb, Ex tc, Ex ec und Ex d eingeschlossen. Bisherige Ausnahmen für Bremsmotoren, umrichterbetriebene Motoren und ex-geschützte Motoren wurden gestrichen.

Kleine Elektromotoren

Effizientere E-Motoren durch metallisches Glas

Diese Energieeffizienz-Regeln ändern sich zum Juli 2023

Am 1. Juli 2023 erfolgt eine weitere Verschärfung der Effizienzregeln. Dann gilt:

• die Energieeffizienzklasse IE2 für explosionsgeschützte (Zündschutzart Ex eb) 3-Phasen-Asynchronmotoren mit Nennleistungen von ≥0,12 kW bis ≤1.000 kW sowie für 1-Phasen-Asynchronmotoren ≥0,12 kW

• die Energieeffizienzklasse IE4 für 3-Phasen-Asynchronmotoren von ≥75 kW bis ≤200 kW verpflichtend, und zwar für 2-, 4- oder 6-polige Motoren. Ausnahmen sind hier Bremsmotoren und explosionsgeschützte Elektromotoren.

Für Anwendungen, in denen nur kurzzeitig ein Antrieb benötigt wird, können Standard-Asynchronmotoren der Effizienzklasse IE1 verwendet werden. Sie sind auf beste Materialausnutzung und geringste Investitionskosten ausgelegt. Auch nach der neuen Ökodesign-Verordnung ab Juli 2021 ist das für S3 < 80 Prozent oder Kurzzeitbetrieb möglich. Die Regionen, in denen diese Motoren im S1-Betrieb zugelassen sind, werden aber immer weniger. Müssen die Getriebemotoren mitbewegt werden, kann die Wahl von IE1-Antrieben ebenfalls von Vorteil sein, da sie leichter sind und daher weniger Masse bewegt werden muss.

Einsatz von IE3-Motoren Pflicht

Durch die seit dem 1. Juli 2021 geltenden Verschärfungen hinsichtlich der Energieeffizienz von Elektromotoren und Drehzahlregelungen wird der Einsatz von IE3-
Motoren in zusätzlichen Leistungsbereichen nicht nur wirtschaftlich attraktiver, sondern auch zwingend
erforderlich. Während in der EU noch von der Verordnung der Effizienzklasse IE3 für Antriebe unter 0,75 kW abgesehen wurde, ist die IE3-Klasse in China bereits seit Juni 2021 für alle 3-Phasen-Induktionsmotoren ab 120 W Pflicht.

Hier finden Sie einen Überblick über die aktuell geltenden Effizienzvorschriften in der Europäischen Union.

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