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Effizient mit jedem Arbeitsschritt

Zwei Drittel des Stromverbrauchs in der Industrie entfallen auf Antriebe und Motoren. Das Einsparpotential an Energie ist enorm. Verschiedenen Studien zufolge lassen sich in diesem Bereich durchschnittlich 30 Prozent einsparen. Wo die Energieschlucker schlummern und welche Optimierungen möglich sind, verrät der folgende Beitrag.

Aufteilung des industriellen Energieverbrauchs
Aufteilung des industriellen Energieverbrauchs

Drei Hauptansatzpunkte für Energieeinsparung

12. Juli 2010 - Für die Reduzierung des Energieverbrauchs von Produktionsprozessen bzw. von Maschinen und Anlagen ergeben sich drei Hauptansatzpunkte:

  1. Optimales Systemdesign durch eine mechatronische Gesamtbetrachtung
  2. Einsatz von hocheffizienten Antrieben und Motoren
  3. Monitoring und Analyse zur Identifikation und Optimierung des Energieverbrauchs.

Mechatronische Gesamtbetrachtung

Energieeffizienz beginnt bereits in der Planungs- und Konstruktionsphase. Schon die Antriebsauslegung mittels entsprechender Software ermöglicht eine Einsparung von Energiekosten.

Bis zu 20 Prozent der Energie können allein durch die optimierte Auslegung des Antriebs eingespart werden. Durch die Simulation des Gesamtsystems während der Designphase können Maschine und Antrieb darüber hinaus als Komplettsystem optimiert werden.

Motoren und Antriebe - Electric Buffering

Der Energieaustausch zwischen motorisch und generatorisch arbeitenden Antrieben bzw. zwischen Antrieb und Netz birgt ein hohes Einsparpotential an Energie. Allein durch die Zwischenkreiskopplung von Umrichtern lassen sich, im Vergleich zu nicht gekoppelten Antrieben, bis zu 50 Prozent der Energie einsparen.

Neben der Rückspeisung von Bremsenergie ins Netz besteht auch die Möglichkeit, die von einem Antrieb zurückgespeiste Energie in einem Kondensator zu speichern und bei folgenden Beschleunigungsvorgängen abzurufen. Optional kann dazu die bereits vorhandene Zwischenkreiskapazität erweitert werden.

Funktionsprinzip des Kinetic Buffering
Funktionsprinzip des Kinetic Buffering

Motoren und Antriebe - Kinetic Buffering

Eine weitere Alternative, Energie zu sparen, besteht im Kinetic Buffering. Dabei wird zu den im Zwischenkreis gekoppelten Antrieben ein zusätzlicher Antrieb mit einer Schwungmasse als intelligenter kinetischer Energiespeicher verwendet. Der zusätzliche Antrieb nimmt bei Energieüberschuss im Gesamtsystem Energie auf, beschleunigt also die Schwungmasse. Bei Energiebedarf des Gesamtsystems gibt er Bremsenergie an den Zwischenkreis ab.

Motoren und Antriebe - Dezentralität

Beim Einsatz moderner dezentraler Servoantriebe ist der Energieaustausch zwischen motorisch und generatorisch arbeitenden Antrieben durch die serielle DC-Verkabelung bereits integriert. Zusätzlich reduziert sich die Verlustwärme im Schaltschrank, Klimageräte können eingespart werden.

  • Zentrale und dezentrale Antriebstechnik

Durch den Ersatz zentraler durch dezentrale Antriebe reduziert sich der Verkabelungs-aufwand um bis zu 85%, das Schaltschrankvolumen um bis zu 70%.

Steffen Winkler
Steffen Winkler, Leiter Vertrieb und Branchenmanagement Nahrungsmittel, Verpackung, Druck bei Bosch Rexroth AG

Monitoring- und Analysetools

Eine besondere Bedeutung kommt den Methoden und Technologien zur Identifikation, Messung und Überwachung des Energieverbrauchs zu. Denn nur mit der Kenntnis der Energieverteilung im System lassen sich gezielte Maßnahmen zur Optimierung entwickeln.

Moderne Automatisierungssysteme bieten hierfür bereits eine Vielzahl von Funktionen. So analysieren steuerungsintegrierte Softwaretools Taktzeiten und Verbräuche, antriebsintegriertes Energiemonitoring kann beispielsweise frühzeitig Verschleißzustände der Mechanik erkennen.

 

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