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Elektrische Antriebe Energie elektrischer Antriebe zwischenspeichern und nutzen

Von Stefanie Michel |

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Linde Material Handling GmbH
ANCA Europe GmbH
Schneider Electric GmbH
Michael Koch GmbH

Die Michael Koch GmbH stellt zur Hannover Messe 2020 mit Pxt eine neue Familie für das aktive Management von Energie elektrischer Antriebe vor. Die Geräte dienen als Zwischenspeicher von elektrischer Energie und sind unabhängig vom Hersteller der Antriebselektronik nutzbar.

Die neue Gerätefamilie Pxt für aktives Energiemanagement elektrischer Antriebe soll laut Michael Koch der Beginn eines neuen Abschnitts für sein Unternehmen sein.
Die neue Gerätefamilie Pxt für aktives Energiemanagement elektrischer Antriebe soll laut Michael Koch der Beginn eines neuen Abschnitts für sein Unternehmen sein.
(Bild: Stefanie Michel)

Bereits seit über 10 Jahren beschäftigt sich die Michael Koch GmbH aus Ubstadt-Weiher mit Energiemanagement und Energiespeichern für die elektrische Antriebstechnik. Nach und nach wurden für Umrichter der dynamisch Energiespeicher (DES) als aktives Puffermodul für Gleichstromzwischenkreise, die dynamische Energieversorgung (DEV) für die kurzzeitige unterbrechungsfreie Stromversorgung, eine Kombination aus diesen Geräten (DEK) sowie diese Lösungen auch für einphasige Drive Controller auf den Markt gebracht.

Inzwischen hat das Unternehmen also Erfahrung gesammelt und diese in eine neue Gerätefamilie einfließen lassen: PxT. Das ist zunächst einfach ein Name, lässt sich aber auch als „Leistung × Zeit“ lesen – und gerade das sei das Thema, so Geschäftsführer Michael Koch. Mit diesen aktiven Energiemanagementsystemen lasse sich viel machen, verspricht er: das reiche von Sicherheitsanforderungen, wenn keine Energie mehr vorhanden ist, über Brandschutz bis hin zu höherer Produktivität. Hinzu kommt natürlich noch die Energieeinsparung. Allen Anwendungen gemeinsam ist, dass sie die überschüssige oder notwendige elektrische Energie weitgehend netzunabhängig zwischenspeichern. Die Auswahl der Speichermedien erfolgt anwendungsabhängig. So werden bei Koch spezielle Aluminium-Elektrolytkondensatoren bei kurzen und sehr häufigen Zyklen genutzt, bei höheren Energien und weniger häufigen Zyklen Doppelschicht-Kondensatormodule und bei seltenen Zyklen kommen Batterien zum Einsatz. Das Verbindungsteil zwischen Antrieb und Speicher ist das aktive Energiemanagementgerät oder -system.

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Folgende Modelle umfasst die neue Gerätereihe:

  • Pxt FX: Das aktive Standalone-Gerät, ist mit ein oder zwei Energiemodulen erweiterbar. Mit einer Stromlastfähigkeit von 20 A Dauer und 40 A Spitze für rund eine Minute gegenüber Speicher, der eine maximale Spannung von 450 V DC haben darf, kann der Pxt FX bis 18 kW Leistung generieren. Serienmäßig im Gerät eingebaut ist die automatische Erkennung der Bremstransitor-Einschalt-Spannungsschwelle, was es dem Gerät ermöglicht, mit allen handelsüblichen Frequenzumrichtern und Servoreglern zusammen zu arbeiten. Die Sicherheitseigenschaften schützen gegen Verpolung der Zwischenkreisanschlüsse, gegen das Zuschalten geladener Speicher und die Überlastung des Systems auf der Speicher- wie auch auf der Zwischenkreisseite. Interne Sicherungen sind Standard. Neu sind am Gerät die SD-Speicherkarte, eine externe 24-V-Versorgung, Zustandsanzeigen per LEDs, Bootloading- und Resetmöglichkeiten sowie 6 digitale I/Os. Ergänzt wird dies durch Ausgabefunktionalitäten über ein USB-Modul. Das Gerät wurde speziell für den Einsatz in Anwendungen mit Wiederholungszyklen von Millisekunden bis wenigen Sekunden konzipiert.
  • Pxt RX: Der „größere Bruder“ des Pxt FX ist für Applikationen in Verbindung mit Speichern höherer Energiedichte prädestiniert, wie Doppelschichtkondensatoren oder Batterien. Er ist ausgelegt für eine Stromlastfähigkeit von 30 A Dauer und 60 A Spitze für rund eine Minute. In Verbindung mit einer hohen Speicherspannung von bis zu 800 V DC ist es dem Gerät möglich, eine Leistung von knapp 50 kW zu generieren.
  • Pxt EX: Ein passiver, modularer Energiespeicher mit einem oder mehr Aluminium-Elektrolytkondensatoren. Das Gerät kann in seiner kleinsten Ausbaustufe in Ein-Sekunden-Zyklen pro Betriebsstunde bis zu 1,6 kWh Energie einsparen. Bezogen auf die Applikation an sich, sind mit dem aktiven Energiemanagementsystem auf der Grundlage des Pxt FX Einsparungen bis 40 % erreichbar.

Reicht beispielsweise die Leistung des Pxt RX für die Applikation nicht aus, können mehrere Pxt-RX-Geräte, wie auch die Pxt-FX-Geräte, parallel geschaltet werden. So entstehen anwendungsbezogen aktive Energiemanagementsysteme, die große Schaltschränke füllen. Unter der Typenbezeichnung KTS bietet Koch anschlussfertige Komplettsysteme in Schaltschränken an. Enthalten sind aktive Energiemanagementsysteme der Pxt-Familie, applikationsspezifische Speicher, die passenden Sicherungen, Verkabelung und abhängig von den eingesetzten Speichern passive oder auch aktive Entladegeräte. Eine Eigenschaft hilft dem Pxt RX in solchen KTS-Schaltschranklösungen besonders: Er arbeitet auch bei Leistungslängen zum Zwischenkreis von bis zu 20 m problemlos.

Allen Geräten sind mit einem digitalen Typenschild ausgestattet. Über eine entsprechende App (für Android und iOS verfügbar) lässt sich der QR-Codes scannen und der Anwender erhält neben den technischen Daten des spezifischen Geräts und seines konkreten Aufbaus auch die Prüf- und Testprotokolle sowie die zugehörigen Dokumente (Montage- und Betriebsanleitung) angezeigt. Darüber hinaus sind Verwaltungsmöglichkeiten gegeben, mit denen beispielsweise ein Maschinenbauer Geräte mit ihren jeweiligen Eigenschaften einer Maschine oder Anlage zuordnen kann.

Das Gerät Pxt FX ist zur Hannover Messe 2020 verfügbar und löst die früheren Geräte DES, DEV und DEK nach und nach ab. Mit kurzen Lieferzeiten werden auch die Geräte erhältlich sein, fertig parametrisiert ab Werk und bereit für den Betrieb direkt nach Anschluss an den Gleichstromzwischenkreis. Über die SD-Speicherkarte können die PxtFX- und PxtRX-Geräte stets auf dem neusten Firmwarestand gehalten werden und sind damit zukunftssicher.

Firmenerweiterung schafft Platz für Entwicklung und Vertrieb

Das neue „Technikum“ der Michael Koch GmbH wurde inzwischen von den Abteilungen Entwicklung und Einkauf bezogen.
Das neue „Technikum“ der Michael Koch GmbH wurde inzwischen von den Abteilungen Entwicklung und Einkauf bezogen.
(Bild: Stefanie Michel)

Doch nicht nur produktseitig entwickelt sich der kleine Mittelständler stetig weiter. So wurde der liebevoll „Fabrikle“ genannte Firmensitz viel zu klein für die über 50 Mitarbeiter. Michael Koch suchte nach einer Erweiterung und fand sie gleich gegenüber – ein Glücksfall. Das erst fünf Jahre alte Gebäude, das jetzt „Technikum“ genannt wird, konnte nach wenigen Baumaßnahmen schnell von den Abteilungen Entwicklung und Einkauf bezogen werden. Vor allem die Entwicklung gewinnt Labor- und Testfläche durch großzügige, lichtdurchflutete, voll ausgestattete Büros und einen Teil der Halle, der zum Elektroniklabor umfunktioniert wurde. Neben dem Laborbereich entstand ein großzügiges Forum, in dem Applikationen der Produkte des Unternehmens präsentiert und vor allem auch getestet werden können. Insgesamt kamen somit 400 m² Büro- und etwa 220 m² Hallenfläche hinzu. 25 Parkplätze verringern zudem den Parkdruck

Das Gebäude selbst entspricht den aktuellen Standards mit Heizung durch Luft-Wasser-Wärmepumpe und einer leistungsfähigen Photovoltaik-Anlage auf dem Hallendach. Der Michael Koch GmbH sind diese Eigenschaften des neuen Gebäudes sehr wichtig, legt sie doch großen Wert auf klimaneutrales Wirtschaften. Das seit 2002 nach EMAS zertifizierte Unternehmen gilt als CO2-neutral und strebt Klimaneutralität auch ohne Kompensation an.

Der freiwerdende Platz im „Fabrikle“ wird für den weiteren Ausbau des Vertriebs genutzt, der im Hause Koch auch die Aufgabe des Applikationsengineering erfüllt. Gleichzeitig ist eine kleine Kantine, oder wie es im „Fabrikle“ heißt, ein großzügiges „Esszimmer“ eingerichtet, das die Gemeinschaft des Teams weiter auf hohem Niveau halten soll. Diesem Ziel dient auch die Einrichtung eines Fitnessraums mit entsprechenden Sanitärräumlichkeiten.

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