Effiziente Antriebe

Elektrische und pneumatische Antriebe sind oft Energieverschwender

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Vier Jahre lang die Automatisierungstechnik untersucht

Ohmer ist beteiligt am Forschungsprojekt „Energieeffizienz in der Produktion im Bereich Antriebs- und Handhabungstechnik“ (EnEffAH), dessen Ergebnisse Ende Juni 2012 vorgestellt wurden. Im Rahmen von EnEffAH haben das Fraunhofer ISI und zwei Institute der Universität Stuttgart, das Institut für Leistungselektronik und elektrische Antriebe (Ilea) sowie das Institut für Systemdynamik (Isys), gemeinsam mit den Unternehmen Festo, Kaeser Kompressoren und Metronix vier Jahre lang die Automatisierungstechnik untersucht und Vorschläge für effizientere elektrische und pneumatische Antriebe erarbeitet. Sie haben die wichtigsten Sparmaßnahmen definiert und in ihrer Relevanz für bestimmte Anwendungen und ihren Aufwand beurteilt. Das Bundesforschungsministerium unterstützte das Projekt mit rund 1,5 Mio. Euro.

Blick auf Prozesskette deckt Einsparpotenziale dort auf, wo man sie nicht vermutet hätte

Wichtig war den Beteiligten, dass sie dabei unten („bottom up“) ansetzen, also bei der Anwendung der Energie am Produkt. Gleichzeitig haben die Experten die gesamte Wirkungskette der einzelnen Energieträger von der Erzeugung bis zur Verteilung untersucht. „Durch den Blick auf die gesamte Prozesskette stößt man auf Einsparpotenziale, wo man sie gar nicht vermutet hätte“, so Ohmer.

Eines der Ergebnisse: Auf die Frage nach dem „richtigen“ Antrieb gibt es keine allgemeingültige Antwort. Elektromotoren dienen als Antriebsaggregate für Kompressoren, Zentrifugen, Pumpen, Ventilatoren, aber auch für Linearachsen. Pneumatische Antriebe sind einfacher und robuster gebaut und spielen ihre Vorteile meist dort aus, wo es keine schnellen Bewegungen, hohe Taktraten und große Gewichte gibt. Welche Technik energetisch günstiger ist, muss im Einzelfall mit geeigneten Berechnungen überprüft werden. „Pneumatik und Elektrik stehen nicht in Konkurrenz, sondern ergänzen sich“, sagt Ohmer.

Pneumatische Antriebe sind energieeffizienter als angenommen

Eine zweite wichtige Erkenntnis: Pneumatische Antriebe sind deutlich energieeffizienter als gemeinhin angenommen. Die Energieaufnahme des elektrischen Antriebs hängt im Wesentlichen quadratisch von der gewünschten Kraft ab und steigt linear mit der Haltedauer.

Beim pneumatischen Antrieb hingegen hängt die Energieaufnahme nur linear von der gewünschten Kraft ab. Daraus haben die Forscher Faustformeln für automatisierte Maschinenbewegungen formuliert: Je kleiner die Hublänge, je größer die Endlagenkraft und je länger die Haltedauer, desto effizienter sind pneumatische Antriebe. Je größer die Hublänge, je geringer die Endlagenkraft und je kürzer die Haltedauer, desto besser sind elektrische Aggregate geeignet.

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