VLT HVAC Drive Frequenzumrichter von Danfoss in Wandmontage direkt in der Anlage steuern die Motoren

VLT HVAC Drive Frequenzumrichter von Danfoss in Wandmontage direkt in der Anlage steuern die Motoren der Umwälzpumpen. - Bild: Danfoss

Die bedarfsgerechte Drehzahlregelung elektrischer Antriebe ist einer der größten Hebel, die Energieeffizienz im Maschinenbau zu steigern, denn elektrische Antriebe verbrauchen etwa zwei Drittel des industriellen Energiebedarfs. Allein durch die Verwendung von Frequenzumrichtern können laut ZVEI  rund 80 Prozent des Energieeinsparpotenzials abgeschöpft werden. Der Rest lasse sich mit Energiesparmotoren abdecken. Allerdings verschrecken die höheren Anschaffungskosten derzeit viele Einkäufer – was paradox ist. Denn im Energieausgleich zwischen motorischen und generatorischen Achsen und den damit verbundenen Rückspeisemöglichkeiten steckt großes Energieeinsparpotenzial. Wenn beispielsweise in bestimmten Prozessphasen viele Achsen als Folgeantriebe im generatorischen Betrieb arbeiten, kann die gewonnene Energie über Umrichter in den Zwischenkreis eingekoppelt und genutzt werden. „Daher sind in Zukunft auch gesetzliche Anforderungen an die Energieeffizienzklassen für Umrichter denkbar, analog zur Regelung für Motoren“, sagt Gunther Koschnick, Geschäftsführer Fachverband Automation beim ZVEI.

Echte Energieeffizienz kommt aus dem Gesamtsystem

„In Zukunft sind auch gesetzliche Anforderungen an die Energieeffizienzklassen für Umrichter
„In Zukunft sind auch gesetzliche Anforderungen an die Energieeffizienzklassen für Umrichter denkbar.“ - Gunther Koschnick, ZVEI

Gerade bei der Suche nach Energieeinsparpotenzialen sollte der Blick weg vom reinen Motor und hin zum Gesamtsystem gehen, denn hier – und auch im Umrichterbetrieb – schlummern oft weit größere Potenziale als in höheren Wirkungsgradklassen für Motoren. Der Systemgedanke wird durch Richtlinien und die Normung gestärkt. Die Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG bildet den europäischen Rechtsrahmen für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte. Sie unterstützt damit massiv den Trend zum geregelten Motor, dem mittels Frequenzumrichter die vom Prozess benötigte Leistung gezielt zur Verfügung gestellt werden kann.
Die EN 50598, die im Dezember 2014 veröffentlicht wurde, bringt den Energieeffizienz-Gedanken von der Komponente ins System. „Bis dato wurden die Antriebskomponenten in erster Linie isoliert betrachtet. Mit der neuen Norm EN 50598 wird nun der Weg für eine echte Betrachtung des gesamten Systems geebnet, denn sie legt Energieeffizienzklassen sowohl für Umrichter und als auch für Antriebssysteme fest“, hebt Gunther Koschnick hervor. Dabei zeichnet die Einführung von Wirkungsgradklassen für Motoren und Umrichter den Weg zum System deutlich auf. Der fehlende Baustein zur einfachen Abschätzung der Effizienz eines Motorsystems sind Wirkungsgradklassen für umrichterbetriebene Motoren. Für ein optimales Antriebssystem benötigen Maschinenbauer einen Spielraum in der Auslegung der einzelnen Komponenten und die Bereitschaft der Hersteller, die Teillastdaten zu ihren Komponenten zur Berechnung der Effizienz des Gesamtsystems zur Verfügung zu stellen. Bei allen positiv zu bewertenden Energieeinsparbemühungen sollte die Gesamtbetrachtung des Ergebnisses nicht vernachlässigt werden. „Es hilft schließlich niemanden, wenn zwar auf Komponentenebene ein paar Zehntelprozente Energie eingespart, diese aber durch Produktivitätseinbußen oder sonstige Nebeneffekte später mehrfach wieder verloren gehen würden“, hebt Michael Burghardt, Strategic Product and Technology Manager bei Danfoss, hervor.
Den Blick aufs Gesamtsystem haben die Hersteller von Frequenzumrichtern längst aufgegriffen. So auch Bosch Rexroth: „Von der Systemgestaltung inklusive Auslegung, Projektierung und Simulation über im Wirkungsgrad optimierte Komponenten bis hin zur Energierückgewinnung und bedarfsgeregelten Energieerzeugung. Die effiziente Drehzahlregelung von Antrieben ist die Basis für Energieeinsparungen“, sagt Thomas Fey, Leiter Produktmanagement Elektrische Motoren und Antriebe bei Bosch Rexroth.