17. NOVEMBER 2017

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Special

Technik - Energieeffiziente Antriebskonzepte erschließen auch in der Intralogistik erhebliche Sparpotenziale. Der Schlüssel liegt in der richtigen Auslegung dezentraler Systeme. Lenze stellt dafür sogar einen Energiepass bereit.

Auf europäischer Ebene gibt es einen Fahrplan zur stufenweise Verbesserung der Wirkungsgrade von Motoren. Nächster Stichtag ist der 16. Juni 2011 für die Klassifizierung IE2. Dieser Mindestwirkungsgrad gilt dann für eine Vielzahl von Anwendungen mit Drehstrommotoren. Doch dabei wird es nicht bleiben. Die internationale Richtlinie ErP 2009/125/EG legt bis 2017 weitere Verschärfungen in puncto Energieeffizienz fest. Für Leistungen von 0,75 bis 375 kW ist dann IE3 oder die Kombination aus IE2-Motor mit Frequenzumrichter gefordert. Dabei geht es darum, Strom möglichst effizient in Bewegungsenergie zu wandeln. Dazu sollte der komplette Antriebsstrang einer Anwendung umfassend analysiert werden. Bereits im frühen Engineering-Stadium lassen sich etwa Überdimensionierungen von vornherein vermeiden. Weitere Sparansätze resultieren aus dem Einsatz hocheffizienter Motoren und Getriebe, der bedarfsgerechten Drehzahlsteuerung mit Hilfe von Frequenzumrichtern sowie aus der Nutzung generatorischer Energie, die der Motor beim Bremsen erzeugt.

Drive Solution Designer

Grundlegend für den intelligenten und sparsamen Einsatz von Energie ist das Wissen über den konstanten oder wechselnden Bedarf bestimmter Prozesse. Hintergrund: Fast alle Antriebskomponenten arbeiten im Teillastbereich mit vergleichsweise schlechtem Wirkungsgrad und erzeugen folglich im Verhältnis zum mechanischen Prozess hohe Verluste. Je genauer die Maschinenanforderungen und der lastabhängige Leistungsbedarf bekannt sind, desto besser sind die Antriebskomponenten auswählbar. Das passende Tool an dieser Stelle ist der »Drive Solution Designer« von Lenze. Das Software-Werkzeug für die Antriebsauslegung verfügt zusätzlich zum Engineering-Know-how über eine Energiepass-Lösung.

Sie macht Optimierungen von Antriebssträngen oder einzelnen Komponenten aus Sicht der Energieeffizienz möglich, unter anderem durch den Vergleich alternativer Wege. Eine derartige Lösung kann in der Materialflusstechnik beispielsweise zum Einsatz dezentraler Antriebstechnik führen. Der neue Motorumrichter 8400 motec von Lenze bietet eine Funktion, die den Magnetisierungsstrom des Asynchronmotors reduziert. Dieser VFCeco-Modus ermittelt automatisch den Eigenbedarf des Motors und passt den Magnetisierungsstrom an die Belastung an. Gerade bei Teillast von Drehstrommotoren liegt dieser in der gängigen Praxis höher, als es die Betriebsbedingungen eigentlich erfordern. Weil der 8400 motec mit dem VFCeco-Modus besonders effizient mit Energie umgeht, sinken im Teillastbereich die sonst üblichen Verluste um bis zu 30 Prozent.

Die Anschlusstechnik des 8400 motec folgt dem »Plug&Drive-Prinzip« und ist deshalb im Zusammenspiel mit vorkonfektionierten und geprüften Kabeln für Leistung, Kommunikation und Safety steckbar. Die einfache Handhabung sorgt dafür, dass die Inbetriebnahme einer Anlage schneller und fehlerfrei erledigt werden kann. Die kommunikative Integration der Geräte erfolgt mit den international etablierten Feldbussen AS-Interface, Profibus und CANopen.

Ein weiteres Beispiel für die gute Handhabung des Motorumrichters ist das Memory-Modul. Die zentrale Speichereinheit, ein durchgängiges Konzept der Antriebs- und Automatisierungsplattform L-force, beinhaltet alle Parameter des Umrichters. Damit können die Geräte bereits vor der Inbetriebnahme parametriert werden. An der Anlage wird nur noch das Modul in den Umrichter gesteckt, und die Antriebsachse ist ohne weitere Hilfsmittel sofort betriebsbereit – auch nach einem Gerätetausch im Service.

Hoher Wirkungsgrad

Überwiegend werden in der Fördertechnik immer noch Drehstrom-Asynchronmotoren im unteren Leistungsbereich eingesetzt. Erreichen diese die Energieeffizienzklasse IE2 nach IEC 60034-30, sinkt der Verbrauch merklich. Die Lenze-Motorenreihe MH ist so konstruiert, dass Baugrößensprünge und damit aufwendige Konstruktionsanpassungen bei der Migration zu IE2 weitgehend vermieden werden. Bei einem gesteuerten Betrieb sorgen Frequenzumrichter für sanftes Anlaufen und verhindern so Momentenstöße beim Beschleunigen und Bremsen. Mit den neuen L-force-Drehstrommotoren in der Variante MF ist es Lenze gelungen, die Mindestwirkungsgrade der Effizienzklasse IE2 noch zu überbieten. Die Reihe ist ganz auf den Betrieb mit Frequenzumrichtern zugeschnitten. Weil ihr Wirkungsgrad so hoch ist, sind bis zu zwei Bauformen kleinere Motoren einsetzbar – bei gleicher Abtriebsleistung. Der kleiner dimensionierte Aufbau steigert die Performance mit deutlich niedrigeren Massenträgheiten, höherer Dynamik und sinkenden Investitionskosten.

Längere Lebenszyklen

Flankiert werden diese Vorteile von Kegelradgetrieben der Lenze-Reihe GKR mit einem Wirkungsgrad von 96 Prozent. Ihr Kegelradsatz besteht aus einsatzgehärteten Kegelradsätzen, während beim häufig im Materialfluss zu findenden Schneckengetriebe ein Schneckenrad aus Bronze eingebaut ist. Dort sind relativ hohe Gleitgeschwindigkeiten die Folge. Sie verschlechtern den Wirkungsgrad und steigern den Verschleiß durch Materialabtrag. Der im Vergleich zum Schneckengetriebe höhere Anschaffungspreis des GKR amortisiert sich recht schnell durch längere Lebenszykluszeiten und sinkenden Stromverbrauch.
Die dargestellten Zusammenhänge zeigen, dass sich mit effizient arbeitenden und richtig dimensionierten Antriebslösungen hohe Einsparpotenziale erschließen lassen. Investitionsentscheidungen orientieren sich immer mehr an den Lebenszykluskosten und dem Return on Investment. Deshalb spielen die im Nutzungszeitraum entstehenden Betriebskosten, im Vergleich zum reinen Anschaffungspreis einer Anlage, eine immer wichtigere Rolle. Dezentrale Antriebstechnik hilft hier zu sparen – ohne Komfortverlust.

www.lenze.com



Daten & Fakten

Lenze ist ein weltweit tätiger Spezialist für Antriebs- und Automatisierungstechnik. Von den 3.000 Mitarbeitern des Unternehmens sind 300 in Forschung und Entwicklung tätig.
Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz bei Hameln, wo es im Nachkriegsjahr 1947 von Hans Lenze gegründet wurde.
Heute ist das Haus Lenze mit eigenen Gesellschaften sowie Vertriebs- und Servicepartnern in über 60 Ländern vertreten.

Ausgabe:
lj 04/2010
Unternehmen:
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