Energieeffiziente Antriebssysteme Für die Energiebilanz einer Maschine sind Umrichter und Motor zu betrachten

Autor / Redakteur: Marcus Finkbeiner* / Stefanie Michel

Die aktuelle Diskussion um den Klimawandel hat auch die Frage in den Mittelpunkt gerückt, wie in der Industrie energiesparend und umweltschonend produziert werden kann. Das Schlagwort lautet energieeffiziente Antriebstechnik. Hier sieht Baumüller seine Kernkompetenz: schon lange vor der Einteilung der Motoren in Energieeffizienzklassen (EFF) sah das Unternehmen die Energiebilanz als wichtigen Bestandteil zur Errechnung der gesamten Lebenszykluskosten des Antriebs an.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Nur wer in seiner Planung die Kosten beispielsweise für Wartung und Instandhaltung, Nachrüstung und vor allen Dingen Energie in Betracht zieht, handelt langfristig gesehen wirtschaftlich. Wer allein nach den Anschaffungskosten entscheidet, denkt entschieden zu kurz. Bei der Kostenkalkulation betrachtet Baumüller den gesamten Lebenszyklus der Antriebe. Diese Langfristigkeit gewährleisten auch die Servomotoren und Umrichter, die seit Jahren im Bereich der höchsten Wirkungsklasse EFF1 und besser liegen.

Entscheidend ist hierbei, dass das System ganzheitlich betrachtet werden muss. So fließen nicht nur einzelne Komponenten wie der Motor in die Berechnung der Energiebilanz mit ein, sondern auch regelungstechnische und applikationsspezifische Gesichtspunkte.

Energieeffiziente Motoren der höchsten Wirkungsgradklasse

Dieser individuelle Ansatz beginnt beim Nürnberger Spezialisten für Automatisierungssysteme bereits bei der Konzeption der Motoren. Er stellt keine Normmotoren her, da diese durch ihre im engen Rahmen definierten Klassifizierungen in jeglicher Hinsicht reglementiert sind und sich darüber hinaus überwiegend in der Wirkungsgradklasse EFF2 befinden.

Durch das breite Motorenspektrum ermöglicht Baumüller die optimale Dimensionierung des Antriebssystems. Im Gegensatz zu den Drehstrom-Asynchronmotoren DA zeigen die Drehstrom-Synchronmotoren DS eine höhere Leistungsdichte und einen höheren Wirkungsgrad. (Archiv: Vogel Business Media)

Statt dessen werden Motoren produziert, die mit einer ganzen Reihe an Vorteilen gegenüber Normmotoren punkten: beispielsweise fallen sie bei vergleichbaren Kenngrößen kompakter und effizienter aus. Sie verbrauchen nicht nur weniger Energie, sondern sparen auch Platz – der Energiespargedanke ist bereits in der Konstruktion und den daraus resultierten Fertigungsschritten zu finden. Daraus ergeben sich schon während der Produktion Möglichkeiten zur Material- und damit zur Energieeinsparung.

Breite Produktpalette für kundenspezifische Auslegung

Da Baumüller bereits seit mehr als 20 Jahren das Prinzip verfolgt, Energie zurück in das System zu führen, steht auch eine breite Produktpalette bereit, die ganz speziell auf den jeweiligen Automatisierungspartner ausgerichtet werden kann. Die Produktentwicklung einzelner Baureihen für unterschiedlichste Applikationen sowie eine feine Leistungsabstufung einzelner Typen sind für die energieeffiziente Antriebsauswahl eine wichtige Vorraussetzung.

Da das Motorenspektrum sowohl im Synchron- als auch im Asynchronbereich über zahlreiche Abstufungen im Drehzahlbereich und somit im Leistungsbereich verfügt, lassen sich die in der Anlage notwendigen Energiereserven weiter einschränken. Die jeweiligen Motortypen werden so in unterschiedlichen Applikationen energieoptimal und folglich am Nenn-Arbeitspunkt betrieben. Dabei werden die Motoren gemäß der applikationsspezifischen Bewegungsprofile ausgewählt.

Energieeffizient: Die Umrichter von Baumüller sind mit der höchsten Wirkungsgradklasse EFF1 zertifiziert. Zudem ist die Baureihe b maXX 4100 mit Rückspeiseeinheiten ausgestattet, die die Bremsenergie ins Netz zurück speisen. Bilder: Baumüller (Archiv: Vogel Business Media)

Bereits seit Anfang der 80er Jahre entwickelt das Nürnberger Unternehmen Direktantriebe. Diese Technologie zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Antrieben dadurch aus, dass sie ohne Getriebe und verschleißbehafteter mechanischer Komponenten auskommt. So lassen sich auch Reibungsverluste im System verhindern - im Endeffekt wird die Energiebilanz positiv gesteigert. Der Gesamtwirkungsgrad steigt, die zugeführte Leistung wird effizienter genutzt.

Doch auch weitere Folgekosten werden durch die Verwendung von Direktantrieben vermieden. Direktantriebe laufen nahezu geräuschlos, teure Maßnahmen zur Lärmdämmung wie zusätzliche Gehäuse sind obsolet. Die kompakte Bauform verbraucht verhältnismäßig wenig Platz und erlaubt ein dichtes Anreihen mehrerer Getriebe. Außerdem fallen kostenintensive Wartungsintervalle weg. Folglich ist diese Antriebstechnik zunehmend eine Alternative zu den konventionellen Motor-Getriebekombinationen an Extrusionslinien.

Mit dem Anwender bestehende Anlagen optimieren

Dieses Know-how kommt nicht nur Maschinenbetreibern zu Gute, die neue Systeme konzipieren wollen. Ebenso lassen sich in enger Kooperation mit dem Kunden bestehende Anlagen hinsichtlich ihrer Energiebilanz optimieren, denn nur so ist eine effiziente Lösung erzielbar. Wenn die Bewegungsprofile schon früh definiert sind, kann bei neu konzipierten Maschinen bereits in der Planungsphase errechnet werden, wie viel Energie im Prozess benötigt wird.

Generell geht der Trend dahin, durch neue, leichtere Werkstoffe den Energiebedarf der kompletten Anlage zu senken. Bei der Erneuerung von bestehenden Anlagen können Antriebe ideal dimensioniert werden, wenn man vor Ort Messungen durchführt, um den genauen Energiebedarf festzustellen. Hier gilt ebenfalls das Prinzip, die meist noch vorhandene Leistungsreserve von 30% so weit wie möglich zu minimieren und so einer Überdimensionierung der Anlage entgegen zu wirken.

*Marcus Finkbeiner ist Leiter Verkauf bei Baumüller in Nürnberg.

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