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Ende des Einsparpotenzials bei Elektroantrieben noch nicht erreicht

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Asynchronmotoren stoßen an ihre betriebswirtschaftlichen Grenzen

Nichtsdestotrotz sind effiziente Komponenten nötig, um ein möglichst großes Einsparpotenzial zu erreichen. Jeder Hersteller ist also weiterhin bestrebt, Produkte mit immer höheren Wirkungsgraden anzubieten, auch wenn das zunehmend schwieriger beziehungsweise aufwendiger wird. Gerade bei Asynchronmotoren sind sich die Motorenhersteller einig: Mit der Effizienzklasse IE4, die beispielsweise ABB, Siemens und WEG bereits im Programm haben, stößt man an die betriebswirtschaftlichen Grenzen. Ralf Peschel, Produktmanager Niederspannungsmotoren bei ABB Automation Products: „Natürlich kann man einen Motor mit einem längeren Blechpaket und noch mehr Kupfer ausstatten, was ihn effizienter macht. Ob das allerdings sinnvoll ist, steht auf einem anderen Blatt.“ Burghardt gibt zudem zu bedenken, dass zum einen Motoren mit höherem Wirkungsgrad zum Teil auch größer bauen und damit der Austausch oder die Modernisierung von Altanlagen problematisch werden kann. Zum anderen würden weitere Effizienzsteigerungen teuer erkauft, sodass sich die Einsparungen erst über einen langen Zeitraum amortisieren.

Aus diesen Gründen setzen die Motorenhersteller vielfach auf andere Motorentechnologien, wenn eine hohe Energieeffizienz erreicht werden soll. Eine Alternative für drehzahlgeregelte Antriebe sind Permanentmagnet-(PM-)Motoren. Sie erreichen vergleichbare oder auch höhere Wirkungsgrade als Asynchronmotoren, benötigen aber für die Herstellung der Permanentmagnete die kostenintensiven, endlichen Seltenen Erden. Deshalb sind auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten Synchronreluktanzmotoren eine adäquate Option zu PM-Motoren, denn sie verfügen weder über einen leitfähigen Kurzschlusskäfig wie Asynchronmotoren noch über Permanentmagnete. Stattdessen nutzen sie das Prinzip der magnetischen Reluktanz. Allerdings ist eine elektronische Regelung erforderlich, was aber zusammen mit der optimierten Rotorstruktur eine außergewöhnlich hohe Effizienz ermöglicht.

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Eine Ausnahme ist der auf der Hannover-Messe 2015 vorgestellte Synchronreluktanzmotor mit Netzanschluss von ABB. Er läuft während des Anlaufs wie ein Asynchronmotor, synchronisiert sich bei voller Drehzahl und läuft dann mit Festdrehzahl als Synchronreluktanzmotor. Auch Siemens prüft zur Zeit solche Hybridverfahren mit asynchronem Anlaufverhalten, um hohe Wirkungsgrade zu erzielen.

Frequenzumrichter einzusetzen, heißt, ​das Gaspedal zu benutzen

Weit mehr Einsparpotenzial ist allerdings mit dem Einsatz von Frequenzumrichtern möglich. Peschel beschreibt das sehr anschaulich: „Einen Frequenzumrichter einzusetzen, heißt, das Gaspedal zu benutzen, anstatt mit Vollgas auf der Bremse zu stehen. Frequenzumrichter sparen Energie und Kosten, indem beispielsweise bei Pumpen und Lüftern über die Motordrehzahl genau die Fördermenge des Mediums geregelt wird – im Gegensatz zum ständigen Betrieb bei voller Drehzahl mit mechanischer Drosselung.“ Wie Klaus Sirrenberg, Director Low Voltage Products bei WEG in Deutschland, angibt, kann so der Energieverbrauch deutlich im zweistelligen Prozentbereich gesenkt werden.

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Über den Autor

 Stefanie Michel

Stefanie Michel

Journalist, MM MaschinenMarkt