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Energieeffizienz im Gespräch

Systeme sparen am meisten, nicht die einzelnen Komponenten

| Autor/ Redakteur: Reinhard Kluger / Reinhard Kluger

„Elektrische Antriebe im Fokus der Umweltpolitik – Life-Cycle-Kosten und Energieeffizienz“, so das Thema einer Expertenrunde, initiiert vom ZVEI, moderiert von der Redaktion. Energie wird immer teurer, die Angst vorm Klimawandel wächst. Warum also elektrische Antriebe ungeregelt vor sich hinlaufen lassen?

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( Archiv: Vogel Business Media )

Einen hübschen Brocken gilt es zu verteilen: Jahr für Jahr warten 2,5 Milliarden Euro in unseren Anlagen und Fabriken darauf, gehoben zu werden. Energieeffizienz ist der passende Schlüssel, diesen Schatz auch erschließen zu können. Ob Energiesparmotor oder geregelter elektrischer Antrieb, das Bewußtsein dafür ist nicht überall vorhanden. „Es hapert häufig noch an der Akzeptanz“, wie Claus Wieder aus seiner Praxis als Leiter des Produktbereichs Standardantriebe bei SEW-EURODRIVE weiß. Zwar habe das Bruchsaler Unternehmen bereits 2002 die energieeffiziente Kupfertechnologie in seine Motoren einfließen lassen, und auch der aktuelle Motorbaukasten setze konsequent auf Energiesparmotoren, doch der höhere Preis hemmt ganz klar oft den Einsatz. Claus Wieder: „Wir müssen kräftig in Kupfer und Eisen investieren, um die hohen Energiestandards auch erzielen zu können. Die Preise dafür bestimmen die hohen Kosten.“ Und Claus Wieder weiter: „Energiesparmotoren erreichen noch nicht in allen Applikationen die Energiesparpotenziale, die eigentlich machbar wären.“ So darf man seiner Meinung nach die Diskussion nicht allein auf den Motor beziehen, sondern muss über den kompletten Antriebsstrang rechnen. „Motor und Getriebe – heute noch klassische Einzelkomponenten – wachsen immer mehr zu einem mechatronischen System zusammen.“

Seine besondere Rolle im Zusammenwirken aller Antriebskomponenten spielt der Frequenzumrichter. Für dieses Regelgerät ein treffendes Synonym parat hat Dr. Edwin Kiel: „Jeder Frequenzumrichter ist letztendlich ein Energiespargerät“. Der Mehrpreis in der Anschaffung eines solchen Gerätes mache sich jedoch schnell bezahlt, verargumentiert der Leiter Innovation bei Lenze den höheren Einstandspreis. „Wenn ich in einem Prozess die Drehzahl entsprechend dem mechanischen Prozess so regle, wie es erforderlich ist, dann spare ich auf jeden Fall Energie.“ Über den Life-Cycle des Antriebs gerechnet spare man so Geld gegenüber Anwendungen, in den der Motor stur mit konstanter Drehzahl drehe oder Anwendungen, wo man ihn einfach nur ein- und ausschalte. Dr. Edwin Kiel wünscht sich: „Wir alle wollen vom Energiespargerät Frequenzumrichter deutlich mehr verkaufen, damit noch deutlich mehr Energie eingespart wird.“

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Nicht allein mit dem Regeln der Drehzahl ist es getan im Kampf ums Energiesparen. Zugleich muss das Bewusstsein vorhanden sein, mit Energie auch sparsam umgehen zu wollen. Dass es damit so eine Sache ist, die Erfahrung hat Hans-Josef Mennen gemacht. „Die Industrie ist normalerweise Vorreiter, wenn es um neue Technologien geht oder um Innovationen. Aber bei der Energieeinsparung ist die Industrie leider nicht Vorreiter, auch nicht beim Bewusstsein, Energie einzusparen“, klagt der Danfoss-Manager Application Software. Konstruieren und Betreiben von Maschinen sind für ihn zwei unterschiedliche Paar Schuhe. Letztendlich sei der Betreiber derjenige, der die Stromkosten bezahlen müsse und dieser mache sich wenig Gedanken darüber, wieviel Verlustleistung entstehe. Und dem müsse man klarmachen, dass ein zwei Prozent besserer Wirkungsgrad nicht allein zu betrachten sei, sondern, dass am Ende der Kette auch weniger Kühlleistung zur Verfügung stehen muss. Hans-Josef Mennen: „Der fängt dann an zu rechnen und sagt: Aha, daran habe ich noch nicht gedacht!“ Die Einsicht zum Energiesparen könne also erst dann geweckt werden, wenn man konkret rechnen kann. Für Hans-Josef Mennen stellt sich da schon die Frage, ob hier nicht der Gesetzgeber gefordert sei, einzugreifen. Seine Forderung: „... ähnlich wie bei Weißer Ware im Einzelhandel, die Geräte mit einer Effizienzklasse zu deklarieren und sie entsprechend zu vermarkten.“

Dass das Thema Energiesparen sowie Nachrüsten nicht so zieht, wie man sich das vielleicht vorstellen mag, Dr. Frank Oswald Hake kann dies darlegen. Der Geschäftsführer und Gesellschafter der KIMO Industrie-Elektronik rechnet: „Ein rückspeisefähiger Frequenzumrichter mit 15 kW Nennleistung spart im Einschichtbetrieb bereits bei 50 Prozent Bremsleistung und 20 Prozent Bremsdauer 2000 kWh an Strom im Jahr. Das hört sich zunächst gut an. Wenn man das dann mit dem Strompreis multipliziert, dann sind das ungefähr 200 Euro pro Jahr.“ Ein Betrag, der meist noch nicht wahrgenommen wird. Dr. Hake: „Im Fokus stehen einfach die unmittelbaren Anschaffungskosten, nicht langfristige Folgekosten.“ Für ihn ist deshalb das Thema Bewusstsein ein ganz wichtiger Punkt, an dem man arbeiten müsse. Der Kunde müsse Mut fassen, bestehende Lösungen zu überprüfen, mit Hilfe eines Energiepasses – ähnlich dem DENA-Energieausweis in der Gebäudetechnik – müsse er motiviert werden, auch in Altanlagen einzugreifen, mahnt der Mittelständler aus Erlangen.

Wenn von den Anfangs erwähnten 2,5 Milliarden Euro etwas abzuholen ist, dann geht das bei Pumpen, denn sie verbrauchen 30 Prozent der industriellen Energie in Europa. Wenn die Anwendung geregelt ist, „dann ließen sich 40 bis 60 Prozent der von Pumpen verbrauchten industriellen Energie einsparen“, schätzt Dr. Joachim Schullerer, Leiter Forschung & Entwicklung Automation beim Pumpen- und Armaturenbauer KSB. Wer seine Pumpen geregelt betreibe, spare nicht nur Energie, er schone zugleich die komplette Anlage. Ein Argument, das für Dr. Joachim Schullerer zusätzlich zählt: „Eine geregelte Pumpe lässt sich kleiner auslegen. Ich spare schon bei der Anlagenauslegung und damit schon bei den Investitionskosten.“ Warum dieses Potenzial bei über 80 Prozent der Fälle noch brach liegt, für den Entwicklungsleiter der KSB Automation ist das die spannende Frage. Weil die Pumpe meist als ein Stück Rohrleitung wahrgenommen wird und nicht als ein Regelglied, seien hier zwei Welten unterwegs.

Noch liegen Reserven in der Automation brach

Die intelligente Pumpe, die „weiß“, was sie als Fördereinheit leisten muss, berge noch genügend Automatisierungsreserven, sagt Dr. Joachim Schullerer. Seine Prognose deshalb: „Ein erhebliches Potenzial, das noch gehoben werden kann!“

Nicht allein Massenanwendungen sind es, in denen sich Energiereserven aufspüren lassen, auch Spezialanwendungen, wie Hochgeschwindigkeitsantriebe, sind hier noch nicht ausgereizt. Und wer auf Synchronmotoren setzt, statt auf die viel häufigeren Asynchronmotoren, der kann die Energieeffizienz noch weiter steigern. „Einfach aus dem motorischen Prinzip heraus“, wie Matthias Kroll von Levitec weiß. Der Geschäftsführer der Lust-Tochter weiter: „Der Synchronmotor hat einen erheblich besseren Wirkungsgrad. Und wenn man geregelt in den Teillastbereich des Aggregats geht, dann lässt sich der Wirkungsgrad aus der Maschinenkennlinie heraus noch mal steigern.“ Matthias Kroll ist sich sicher: „Da gibt es noch Potenzial, wenn man verstärkt Synchronmotortechnik einsetzt.“ Im Bereich der Pumpen und Verdichter ergibt sich für ihn ein interessanter Aspekt: hier kann man mithilfe von Magnetlagern, die drehende Welle aktiv bewegen. Das hieße, den Wirkungsgrad bestimmenden Luftspalt zwischen Laufrad und Gehäuse in einem Aggregat aktiv regeln zu können. Sein Fazit: „Mit intelligenten Steuerungs- und Regelmechanismen kann man noch beträchtliche, verborgene Potenziale bei der Energieeinsparung aufspüren.“ Die 2,5 Milliarden Euro locken.

Dr. Frank Oswald Hake, Geschäftsführer KIMO Industrie-Elektronik GmbH, Erlangen

Dr. Edwin Kiel, Leiter Innovation, Lenze AG, Haneln

Matthias Kroll, Geschäftsführer Levitec GmbH, Lahnau

Hans-Josef Mennen, Manager Application Software, Danfoss GmbH, Offenbach

Dr. Joachim Schullerer, Leiter Forschung & Entwicklung Automation, KSB AG, Frankenthal

Claus Wieder, Leiter Produktbereich Standardantriebe SEW-EURODRIVE GmbH & CoKG, Bruchsal

Moderation:

Reinhard Kluger, Redaktion elektrotechnik, Vogel Industrie Medien, Würzburg

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