Antriebstechnik 21.09.2007, 19:30 Uhr

Energieeffizienz ist eine Sache des Antriebs  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 21. 9. 07, Si – Die wichtigsten Muskeln der Automatisierungstechnik sind Elektromotoren. Sie verbrauchen zwei Drittel der elektrischen Energie in Deutschland, die von der Industrie insgesamt konsumiert wird. Einen bedeutenden Teil davon könnten die Anlagenbetreiber jedoch heute einsparen – etwa durch die Verwendung von Energiesparmotoren der höchsten Klasse, den Servo-Direktantrieben und frequenzumrichtergeregelten Elektromotoren.

Die Energiekosten für die rund 30 Mio. Elektromotoren in der deutschen Industrie bergen laut Heinz Werner Blaß noch ein gewaltiges Rationalisierungspotenzial. Laut dem Geschäftsführer des ZVEI-Fachbereichs Elektrische Antriebe hat der Branchenverband ein jährliches Energieeinsparpotenzial von 27,5 Mrd. kWh ermittelt, was einer Kapazität von elf Kraftwerksblöcken der 400-MW-Klasse entspreche. Das wären nach den ZVEI-Informationen 11 % des gesamten industriellen Stromverbrauchs und bedeute jährlich 2,2 Mrd. € geringere Energiekosten.

Nach dem aktuellen Energiemix könnte damit allein in Deutschland jährlich die Emission von 16,9 Mio. t Kohlendioxid (CO2) vermieden werden. Ein Umweltschutzpotenzial, das nach Ansicht von Blaß leicht mit hoch effizienten Motoren der Klasse EFF1 und elektronischer Drehzahlregelung – dazu zählen beispielsweise die Maschinen der DTE- und DVE-Reihe von SEW-Eurodrive, die einen Läuferkäfig aus Kupfer Druckguss besitzen – gehoben werden könne.

Den Grund für die Energieverschwendung sieht Boris Grbe¿a, Geschäftsführer von Baumüller Austria, Leonding, im Einkaufsverhalten vieler Unternehmen begründet. „Vor allem“, so warnt der Spezialist für Antriebs- und Automatisierungssysteme, „dürfen nicht nur die Anschaffungskosten in die Kalkulation einbezogen werden, sondern die gesamten Lebenszykluskosten.“ Denn häufig hätten die Stromkosten heute einen Anteil von 90 % an diesen Gesamtkosten. Der Anteil des Anschaffungspreises liege hingegen meist weit unter 10 %.

Weil sich die Einkäufer elektrischer Antriebe oder Investitionsentscheider oft an möglichst niedrigen Anschaffungskosten orientierten, werde zurzeit im Schnitt nur jeder dritte Elektromotor mit Frequenzumrichter verkauft. Sinnvoll wäre nach Ansicht der Antriebsexperten von Control Techniques, Hennef, mindestens jeder zweite. Denn von den im Betrieb befindlichen Motoren seien erst 12 % frequenzumrichtergeregelt. Gerade hier liegt den Experten zufolge noch ein großes Rationalisierungsfeld, denn die Drehzahlregelung gilt als Schlüssel zum erfolgreichen Energiesparen.

Inzwischen gibt es unter Fachleuten jedoch Befürchtungen, dass sich das vermehrte Ausschöpfen des Energiesparpotenzials von geregelten Antrieben negativ auf die Spannungsqualität der elektrischen Netzversorgung auswirken könnte. „Durch den zunehmenden Einsatz geregelter Antriebe mittels Frequenzumrichter ist auf der Einspeiseseite mit einer verstärkten Bildung der dritten, fünften, siebten und elften harmonischen Oberwelle zu rechnen“, warnt Antriebsexperte Marcus Finkbeiner von Baumüller. Damit werde die Spannung der Netzversorgung zum Leidwesen der örtlichen Versorgungsunternehmen rechteckiger.

Der Energieausrüster ABB, Mannheim, hat hiergegen schon entsprechende Lösungen für niedrige Netz-Oberschwingungen im Programm: Die Low Harmonic Drives seien beispielsweise eine einfache und elegante Lösung, um Oberschwingungsprobleme in den Griff zu bekommen. Alle notwendigen Komponenten wären bereits in die Umrichtergeräte integriert.

Auch Antriebe von Bosch Rexroth, Lohr, speisen Energie nicht block-, sondern sinusförmig zurück ins Netz und intelligente Ansteuerverfahren von Umrichtern, wie sie etwa bei der Baureihe Altivar 21 von Schneider Electric Deutschland, Ratingen, zu finden sind, reduzieren die harmonischen Oberwellen auf rund 35 %.

Auch eines der wichtigsten Segmente der Antriebstechnik, der Markt für Servoantriebe, wächst weiterhin. Sie ersetzen als energiesparende Direktantriebe mehr und mehr die mechanische Königswelle oder Schrittmotoren. Die Nachfrage nach Servoantrieben ist unter den Maschinenbauern in den vergangenen Jahren von knapp 10 % auf fast das Doppelte (19 %) angestiegen. Zum Einsatz kommen solche Direktantriebe beispielsweise in der Kunststoffverarbeitung an Extrusions-, Blasform- oder Spritzgießmaschinen. Hier sieht Boris Grbe¿a die Direktantriebstechnik klar im Vorteil: „Der Wirkungsgrad liegt bei 95 % bis 97 %, die konventionellen Antriebslösungen hingegen erzielen nur 78 % bis 91 %.“ EDGAR LANGE/Si

Von Edgar Lange/Jürgen Siebenlist

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