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Energieeffizienz

Energiesparen bei Pumpen und Kompressoren wird smart

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Von der Asynchron- zur Synchrontechnik

Nicht allein die digitale Transformation ermöglicht Optimierungen; auch in der analogen Welt der Antriebstechnik steckt viel Potenzial. Wie sind diese Verbesserungen der vergangenen Jahre zu erklären? Es sind drei Entwicklungen zu nennen:

  • der Einsatz von mehr Material bei der Kupfer-Stator-Wicklung von Asynchronmotoren beziehungsweise von Kupfer auch beim Rotor (das hat natürliche Grenzen hinsichtlich der Kosten und des Gewichts),
  • die Reduktion von Verlusten im Motor (elektrische Widerstände in den Wicklungen, Wirbelströme, mechanische Reibungsverluste im Lager) und
  • die Nutzung anderer Motor-Designs (Synchronmotortechnik).
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Permanentmagnet-(PM-)Synchronmotoren benötigen für die Magnetisierung des Rotors keine zusätzliche Energie, denn temperaturstabile Hochleistungsmagnete sorgen für die permanente Magnetisierung. Durch die hohe Energiedichte des Rotors kann der Kupferstator wesentlich kleiner ausgeführt werden, was die Ressourcen schont. PM-Motoren verbrauchen aufgrund dieser Besonderheiten bis zu 30 % weniger Antriebsenergie als ein herkömmlicher Asynchronmotor. Eine weitere Besonderheit: PM-Motoren haben gerade im hochbeanspruchten Teillastbereich kaum einen geringeren Wirkungsgrad – anders als ältere Asynchronmotoren, die dort „einbrechen“. Grundfos offeriert seit 2017 bis zu einer Leistung von 11 kW einen solchen PM-Motor mit integriertem Frequenzumrichter, der die IE5-Klassifizierung erreicht.

Synchronreluktanzmotoren, wie sie beispielsweise ABB, KSB und Siemens anbieten, kommen ohne Magnetwerkstoffe aus, sind einfach im Aufbau und arbeiten sehr geräuscharm. Sie erreichen wie Permanentmagnet-Synchronmotoren die IE5-Klassifizierung und arbeiten auch im Teillastbereich sehr effizient. ABB verweist auf Paketlösungen aus aufeinander abgestimmten IE4-Synchronreluktanzmotoren und Frequenzumrichtern: Diese Pakete eigneten sich besonders für den Austausch, denn der Motor hat die Baugröße eines IE2-Asynchronmotors gleicher Leistung.

Kommentar: Hemmnisse überwinden – Wer bremst da?
Warum klafft zwischen der tatsächlichen Realisierung von Energieeffizienzmaßnahmen und dem eigentlich reichlich vorhandenen Potenzial eine so große Lücke? Das ist vielfach organisatorisch bedingt: Einkäufer sind nicht für die Betriebskosten verantwortlich; sie orientieren sich deshalb an möglichst niedrigen Anschaffungskosten. Den Betriebsingenieur interessieren Betriebskosten ebenfalls eher nicht – er liebt altbewährte Technik („Never change a running system!“). Nicht zuletzt bremst das Management durch die Vorgabe kurzer Amortisationszeiten von zwei bis drei Jahren. Hier muss „im Kopf umgeparkt werden“ (das Opel-Marketing erlaube mir dieses Zitat).
Denn die Amortisation bemisst keinesfalls die Rentabilität einer Investition, sondern nur den Zeitbedarf, um das Geld wieder einzuspielen – es ist also eher ein Risikomaß. Korrekterweise muss die Kapitalrendite (auch „interne Verzinsung“ genannt) betrachtet werden. Hilfreich ist dazu eine Lebenszykluskosten-Betrachtung. Der ZVEI hat in Kooperation mit Deloitte und der Unterstützung von Industrieunternehmen ein herstellerneutrales, betriebswirtschaftliches Lebenszykluskosten-Berechnungstool (LCE – Lifecycle Cost Evaluation) entwickelt. Anschauen! Ausprobieren!
Hans-Jürgen Bittermann

Tipp: Für neue Antriebssysteme ist über die Ökodesign- beziehungsweise Motorenrichtlinie der Einsatz effizienter Technik klar geregelt, nicht aber für den Bestand. Die Praxis zeigt, dass in Bestandsanlagen installierte Antriebssysteme erhebliche Einsparpotenziale bieten. Oft rechnet sich deshalb auch der Austausch einer an sich noch funktionstüchtigen Technik.

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