Elektroantriebe

Elektromotoren antreiben und dabei CO2 sparen

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Hochleistungsspeicher in kompaktem Design

Die Energiemenge eines Schwungmassenspeichers hängt von der Masse des Rotors und seiner Drehgeschwindigkeit ab. Sogenannte Low-Speed-Schwungräder setzen auf Masse, wobei die Energie sich mit der Masse verdoppelt. Beim Hochgeschwindigkeits-Gerotor HPS, der sich mit bis zu 60.000 min-1 dreht, ist die Rotationsgeschwindigkeit ausschlaggebend und im Hinblick auf die speicherbare Energiemenge vorteilhafter: Die Geschwindigkeit geht mit der Drehzahl ins Quadrat. Ein schnelleres Schwungmassensystem kann also relativ klein ausfallen, und mit kleinen Schwungrädern können kompakte Speicher-Designs realisiert werden.

Gerotor-Einheiten lassen sich mit einem Durchmesser von 220 mm, einer Höhe von circa 250 mm und einem Gewicht von etwa 20 kg direkt an den DC-Zwischenkreis der Anlage oder Maschine koppeln. Je nach Kundenanforderungen kann beliebig skaliert werden, indem mehrere der HPS-Einheiten mit einer Lade-/ Entladeleistung von jeweils 50 kW Nennleistung und 60 kW Spitzenleistung sowie einem Energieinhalt von derzeit 135 bis 300 kJ parallel geschaltet oder für Anlagengruppen und ganze Werke in Power-Racks oder Power-Containern (AC) zusammengefasst werden.

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Verbesserte Strom- und Netzqualität

Mit diesen Eigenschaften eignet sich der Gerotor HPS für unterschiedliche Aufgaben. Grundsätzlich verbessert er durch die Kompensation von Oberwellen, Flicker und Blindleistung die Strom- und Netzqualität sowohl in internen Gleichstromnetzen als auch bei der Netzversorgung und verhindert negative Auswirkungen auf sensible Komponenten. Zudem dient er als kurzfristige unterbrechungsfreie Stromüberbrückung bei Ausfällen des Netzstroms für bis zu 15 s. Da 97 % aller Stromausfälle im Bereich von bis zu drei Sekunden liegen, reicht diese Überbrückungszeit in den meisten Fällen aus, um Anlagen in einen neutralen Arbeitsmodus zu überführen. In instabilen Stromnetzen können damit kostenintensive Produktionsausfälle vermieden werden, was letztlich die Produktivität steigert.

Geringerer Verbrauch senkt Kosten

Beim Einsatz für das Spitzenlastmanagement in volatilen industriellen Prozessen werden mit Gerotor HPS erhebliche Kostenreduktionen bei Anschlussleistung und Bereitstellung durch die Glättung von Lastspitzen und die Bereitstellung von Spitzenleistung erreicht. Über die Lastspitzenkappung hinaus, bei der die Kostenreduktion beim Netzentgelt im Vordergrund steht, mindert das System durch die Rekuperation von Bremsenergie Energieverschwendung. Sie verringert den Stromverbrauch mit der Folge, dass beim immer noch stark auf fossilen Energieträgern basierenden Strom-Mix der CO2-Ausstoß sinkt und Klimaziele schneller erreicht werden können.

Kosteneinsparungen durch das Spitzenlastmanagement mit Gerotor HPS können sich in mittelständischen Betrieben auf etwa 80 Euro pro Kilowatt Anschlussleistung summieren, wodurch schnell Tausende von Euro eingespart werden können. Hinzu kommt ein um 15 bis 20 % verringerter Verbrauch durch Rekuperation. Je nach Anwendung sind auch deutlich höhere Einsparungen von bis zu 30 % möglich, beispielsweise bei Produktionsmaschinen im 3-Schicht-Betrieb in der Serienfertigung der Automobilindustrie. Dabei wird neben den Energiekosten zudem CO2 im Umfang von mehreren Tonnen pro Jahr eingespart.

Gerotor HPS amortisiert sich in ein bis drei Jahren

Unterm Strich rechnet sich die Anschaffung des Gerotor HPS durch die Einsparungen innerhalb von ein bis drei Jahren. Häufig kann durch das Downsizing anderer Komponenten und die Senkung des Grundlastbezugs die Amortisation noch schneller erreicht werden.

Aufgrund ihrer Leistungs- und Energiedichte sowie ihrer Zyklenfestigkeit decken Schwungmassenspeicher von Gerotor die Anforderungen an ein aktives Energiemanagement in der Industrie dort ab, wo Batteriespeicher physikalisch ungeeignet sind. Gerotor optimiert dabei diejenigen Anwendungen, bei denen der Großteil des Stromverbrauchs entsteht. In effizienter und flexibler Weise hilft das HPS-System dabei, durch intelligentes Spitzenlastmanagement, gezielte Rekuperation und verbesserte Stromqualität die Energieeffizienz von Maschinen und Anlagen zu steigern.

Auszeichnungen für den Gerotor HPS Zur EMO Hannover 2017 präsentierte Gerotor zum ersten Mal öffentlich seinen intelligenten Hochleistungs-Schwungmassenspeicher HPS zur Steigerung der Energieeffizienz in der smarten Produktion. Hier wurde das Produkt zum einen von wissenschaftlichen Mitarbeitern des VDW als eines der „Highlights“ der Technischen Presseinformationen (TPI) ausgewählt. Zum anderen erhielt es einen Sonderpreis des „MM Award zur EMO Hannover 2017“.
Erst in diesem Jahr hat die Hannover Messe in den Kategorien Industrie und Energiewirtschaft je einen Mittelständler und ein Großunternehmen erstmals mit dem Industrial Energy Efficiency Award ausgezeichnet.

* Marcel Werner ist Mitgründer der Gerotor GmbH in 82178 Puchheim, Tel. (0 89) 7 16 77 24-00, info@gerotor.tech

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