Drehzahlvariable Pumpenantriebe erzeugen den Förderstrom bedarfsgerecht. Bei Teillast senken sie die Drehzahl ab. Das Ergebnis: direkte Energieeinsparungen um bis zu 80 Prozent . (Bild: Bosch Rexrot)
Schon kleine Änderungen können die Energieeffizienz von Maschinen und Anlagen deutlich verbessern. Diese vier Fehler, die Konstrukteure oft machen, stehen dem jedoch im Weg.
Bis 5. Dezember müssen zahlreiche produzierende Unternehmen in Deutschland und Europa ein Energieaudit durchführen. Damit ist eine höhere Energieeffizienz bei Maschinen und Anlagen endgültig keine akademische Frage mehr, sondern ein hartes Entscheidungskriterium für Investitionen. “Schon mit kleinen Änderungen in der Konstruktion und dem Einsatz intelligenter Automatisierung können Konstrukteure die Energieeffizienz deutlich verbessern, und das bei maximaler Produktivität”, bekräftigt Karl Tragl, Vorstandsvorsitzender bei Bosch Rexroth.
Auf Basis seiner Anwendungserfahrung hat das Unternehmen die universelle Systematik Rexroth 4EE entwickelt. Sie unterstützt Konstrukteure bei der Realisierung energieeffizienter Lösungen. Hier vier Konstruktionsfehler aus dem Maschinen- und Anlagenbau, die garantiert Energie vernichten – und vier Wege, sie zu vermeiden.
Schwankenden Energiebedarf vernachlässigen
Hydraulische Konstantantriebe laufen immer mit Höchstdrehzahl, auch wenn der Prozess gar nicht die volle Leistung braucht. Ventile müssen dann die überschüssige Energie ungenutzt ableiten. Mehr noch, sie tragen damit Wärme ins Hydrauliköl ein, die energieintensiv wieder entzogen werden muss. Drehzahlvariable Pumpenantriebe dagegen erzeugen den Förderstrom bedarfsgerecht. Bei Teillast senken sie die Drehzahl ab. Das Ergebnis: direkte Energieeinsparungen um bis zu 80 Prozent. Darüber hinaus sinkt der Kühlbedarf oft so stark, dass dafür keine elektrische Energie mehr benötigt wird.
Bremsenergien verschwenden
Jede Beschleunigung muss auch wieder abgebremst werden. Viele Antriebsvarianten vernichten die Bremsenergie und wandeln sie in ungenutzte Wärme um. Rückspeisefähige Antriebe schalten dagegen den Motor für das Bremsen in den Generatorbetrieb und erzeugen damit elektrische Leistung. Diese kann andere Antriebe über einen Zwischenkreis mit Strom versorgen, die Energie in einen Zwischenpuffer speichern oder zurück ins Netz gespeist werden.
Lastspitzen als gegeben hinnehmen
Nur wenige Millisekunden Spitzenlast, und sämtliche Komponenten der Netzversorgung müssen dauerhaft für die maximale Belastung ausgelegt werden. Durch ein intelligentes Energiemanagement mit Ein- und Rückspeisung, einem elektrischen oder kinetischen Speicher sowie der entsprechenden Software können Konstrukteure einmal aus dem Stromnetz bezogene Energie im System halten und mehrfach nutzen.
Damit kappen sie die energieintensiven Lastspitzen und reduzieren die Anschlussleistung von Maschinen bei gleicher Produktivität um bis zu 25 Prozent. Im Ergebnis können sämtliche Netz- und Versorgungskomponenten kleiner und damit günstiger dimensioniert werden.
Zu spät optimieren
Zahlreiche Maschinenhersteller nehmen die Steuerung ihrer Prototypen erst nach der Maschinenmontage in Betrieb. Dann ist eine energetische Optimierung aufwändig. Hier hilft Simulationssoftware. Das virtuelle Abbild berücksichtigt sämtliche Energieströme in der Maschine. Damit überprüfen Konstrukteure im Vorfeld verschiedene Konfigurationen am Rechner. Sie analysieren die energetischen Verluste der elektrischen und hydraulischen Aktoren, überprüfen, ob die Antriebe zu groß dimensioniert sind und passen an der angeschlossenen realen Steuerung die Bewegungsabläufe und Energieströme an.
Ein Beispiel ist die Taktzeitverbesserng in Werkzeugmaschinen: Kann ein Teil in einer kürzeren Zeit hergestellt werden, sinkt auch der Anteil der Energie, den die Nebenaggregate benötigen. Die Software der Rexroth CNC-Systemlösungen bietet Analyse- und Optimierungstools, um die Taktzeiten zu verkürzen und die Energieeffizienz zu verbessern. do
Autorin: Susanne Herzlieb, Bosch Rexroth