Antriebstechnik 11.04.2008, 19:34 Uhr

Energiesparantriebe amortisieren sich  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 11. 4. 08, kip – Der deutschlandweite Energieverbrauch von Pumpen, Kompressoren und Zentrifugen ist immens. Wie die Hannover Messe zeigen wird, setzt die Industrie deshalb verstärkt auf energiesparende elektrohydraulische Antriebskonzepte, Verstellpumpenregelungen, mechanische Systemoptimierung oder den Einsatz von Direktantrieben anstelle von Getrieben. Software zur Antriebsdimensionierung soll den Konstrukteuren dabei helfen.

Die kürzlich vorgestellte Klimastudie von BDI und McKinsey habe dies eindrucksvoll bestätigt. Demnach rechne sich der Einsatz von Energiesparmotoren der Klasse EFF 1 und von elektronischen Antriebsregelungen sowohl betriebswirtschaftlich als auch volkswirtschaftlich – quasi als negative CO2-Vermeidungskosten. Die genannten Antriebe für Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren und Zentrifugen usw. machen nach Angaben von Gotthard Graß, Hauptgeschäftsführer des ZVEI, immerhin zwei Drittel des gesamten Stromverbrauchs der deutschen Industrie aus.

„Im Technologiebereich Hydraulik konnten bereits wesentliche Fortschritte durch die Einführung von Verstellpumpen und Load-Sensing-Systemen erreicht werden“, betonte Prof. Alfred Feuser, Vorsitzender Forschungsfonds Fluidtechnik im Verband der Maschinen- und Anlagenbauer (VDMA). Noch höhere Wirkungsgrade würden durch verdrängergesteuerte Antriebe erzielt, bei denen in der Hauptbewegungsachse keine Drosselung des Fluids durch Ventile auftritt.

Basis dafür bildet eine im industriellen Einsatz bewährte Axialkolbenpumpe mit einer elektronischen Druck-Förderstromregelung (DFE). Durch die Nutzung moderner Auslegungs- und Berechnungsmethoden, wie der Strömungssimulation (CFD), konnte in der Praxis beispielsweise der Durchflusswiderstand von Druckventilen um bis zu 15 % reduziert werden. Damit eröffne die Betrachtung des gesamten Antriebsstrangs – nicht nur des Motors – unter energetischen Gesichtspunkten großes Potenzial zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades, meinte Feuser.

Gerade in der mechanischen Systemoptimierung sieht der Elektrotechnikverband ZVEI das größte Energiesparpotenzial bei Antriebssystemen: alleine 60 % lassen sich dadurch erzielen. „Dazu zählt neben der Verminderung der Reibung auch eine möglichst geringe Zahl von Komponenten im Antriebssystem“, erklärte Matthias Ams, Produkt-Manager im Bereich Geared Motors and AC Drives bei der SEW-Eurodrive in Bruchsal. Generell geht ein weiterer Trend dahin, durch den Einsatz neuer, leichterer Werkstoffe den Energiebedarf der kompletten Anlage zu senken, hat man beim Antriebsspezialisten Baumüller festgestellt.

Auch Getriebe bieten einen Ansatzpunkt zur Optimierung: So liegt etwa bei energieintensiven Anlagen wie großen Mehrfarb-Druckmaschinen ein enormes Potenzial zur Energieeinsparung in dem Einsatz von Direktantrieben statt Getriebelösungen: Bei konventionellen Getriebeapplikationen liegt der Wirkungsgrad teilweise nur bei 78 %, während dieser bei der Direktantriebslösung bis zu 96 % erreicht.

Bei einer Antriebsnennleistung von 100 kW und einem nahezu ununterbrochenem Betrieb könnten so immerhin leicht 1200 € pro Jahr eingespart werden, rechnen Experten vor. Auch in der Kunststoffbranche eignen sich oftmals Direktantriebe – etwa für Extruderschnecken, als Antrieb für die Plastifizierung, Einspritz- oder Schließeinheiten einer Spritzgießmaschine.

Als Antwort auf die Energieeffizienz-Erfodernisse liefert SEW-Eurodrive beispielsweise Energiesparlösungen aus dem Baukasten: Eine Kombination von einzelnen Antriebskomponenten von Motor, Getriebe, Steuerungstechnik und Software, die jede für sich eine hohe Energieeffizienz aufweisen und aus denen, sinnvoll miteinander kombiniert, optimal auf die Applikation abgestimmte Antriebslösungen mit der bestmöglich erzielbaren Energieeinsparung entstehen.

„Der vermehrte Einsatz energieeffizienter Antriebstechnik scheitert bisher meist noch am höheren Einstiegspreis“, stellte Claudia Dürr, Sprecherin bei Baumüller fest. „Dabei kann ein Return of Investment mit energieeffizienten Antrieben bereits nach wenigen Jahren oder gar nur Monaten erzielt werden.“ Vor allem die gängige Praxis, bei den üblichen Normmotoren eine Leistungsreserve von 15 % bis 30 % vorzusehen, biete noch Sparpotenzial.

Denn energetisch betrachtet werde stets ein größerer Motor eingesetzt als zum Betrieb der Anlage wirklich benötigt wird. Um dem Maschinenbauer ein Werkzeug an die Hand zu geben, das ihm die Auslegung seiner Antriebe in diese Hinsicht erleichtert, hat Baumüller „SizemaXX“, eine Software zur Antriebsdimensionierung entwickelt, die sich aus dem Netz herunterladen lässt. SizemaXX berechnet alle relevanten Antriebsgrößen, wie zum Beispiel Leistungsteilstrom, Zwischenkreis-, Brems- und Rückspeiseleistungen. Bis zu sechs Antriebseinheiten bestehend aus Motor, Getriebe und Antriebsgerät lassen sich so leicht mit dem digitalen Assistenten im Verbund dimensionieren. E. LANGE/KIP

Optimieren der Mechanik ist ein lohnendes Ziel

Von E. Lange/Dietmar Kippels

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