Energieeffiziente Antriebe

An später denken

Die richtigen Antriebe sparen Energie
Primäre Investitionskosten machen nur einen geringen Teil der Life Cycle Costs einer Anlage aus. Der Großteil ergibt sich stattdessen durch betriebsbedingte Folgekosten.
Die Nachfrage nach Produkten und Dienstleistungen, die zu einer Ausschöpfung aller vorhandenen Kosteneinsparpotenziale beitragen, nimmt zu. Entscheidend für die Life Cycle Costs einer Maschine ist oft nicht der Kaufpreis – es sind auch die Folgekosten zur Deckung des Energiebedarfs. Durch energieeffiziente Antriebsauslegung lassen sich die Kosten deutlich senken.

Unter dem Begriff „Life Cycle Costs“ (LCC) werden alle für den Betrieb einer Anlage notwendigen Kosten zusammengefasst, die über deren gesamte Lebensdauer hinweg anfallen. Aus Kundensicht setzen sich die Life Cycle Costs aus den primären Investitionskosten bei der Anschaffung und aus den für den Betrieb und die Entsorgung anfallenden Folgekosten zusammen. Wichtige Einflussfaktoren in diesem Zusammenhang sind etwa Ausgaben für Montage und Inbetriebnahme, für Wartung und Instandhaltung sowie für Energie. Daraus folgt zwangsläufig, dass der Einkaufspreis einer Anlage nur einen Teil der gesamten, über den kompletten Lebenszyklus anfallenden Maschinenkosten ausmacht.

Folgekosten einkalkulieren

Üblicherweise beträgt der Anteil der Folgekosten pro Jahr zwischen vier und zehn Prozent der Investitionskosten. In manchen Fällen kann dieser Anteil auch deutlich höher ausfallen. Der Einfluss der Folgekosten auf die Life Cycle Costs lässt sich an folgendem Beispiel verdeutlichen: Der Kaufpreis für eine Maschine M1 beträgt eine Million Euro, jährliche Folgekosten fallen in Höhe von 140.000 Euro an – also 14 Prozent des Kaufpreises. Maschine M2 kostet in der Anschaffung 1,5 Millionen Euro, wobei ihre jährlichen Betriebskosten bei 60.000 Euro liegen. Betrachtet der Maschinenanwender bei seiner Investitionsentscheidung lediglich den Kaufpreis, so würde M1 den Zuschlag vor M2 erhalten. Rechnet man in die Kostenkalkulation jedoch neben dem Kaufpreis auch die Betriebskosten mit ein, so wird deutlich, dass M2 bereits nach etwa sechs Jahren Einsatzzeit wesentlich wirtschaftlicher für den Maschinenbetreiber arbeitet als M1. Über die gesamte Lebensdauer gesehen sind die Kostenunterschiede zwischen den einzelnen Maschinen somit beträchtlich.

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Für den Maschinenbetreiber ergeben sich daraus zwei Folgerungen, um die Wirtschaftlichkeit seiner Anlagen nachhaltig zu erhöhen: Zum einen sollte bereits bei der Kaufentscheidung der Blick weg von der eindimensionalen Betrachtung des Anschaffungspreises gerichtet werden. Stattdessen müssen schon zu diesem Zeitpunkt die gesamten Life Cycle Costs in die Analyse und Berechnung der Wirtschaftlichkeit einbezogen werden. Zum anderen besteht auch bei bereits in Betrieb genommenen Anlagen die Notwendigkeit, die einzelnen Kostenkomponenten auf möglicherweise vorhandene Optimierungspotenziale zu untersuchen. Es liegt also an den Herstellern von Automatisierungs- und Antrieblösungen, durch umfassende Produkt- und Dienstleistungsspektren den kompletten Lebenszyklus von Maschinen und Anlagen abzudecken.

Effiziente Antriebe

Ein ganz wesentlicher Faktor zur Steigerung der Energieeffizienz und somit zur Senkung der LCC ist ein möglichst breites Motorenspektrum. Die Produktentwicklung einzelner Baureihen für unterschiedlichste Applikationen sowie eine feine Leistungsabstufung einzelner Typen sind wichtige Voraussetzung für die energiebewusste Antriebsauswahl. Je mehr Abstufungen im Drehzahlbereich und somit letztlich auch im Leistungsbereich möglich sind, desto besser lassen sich die in einer Anlage vorhandenen Energiereserven einschränken. Dies gilt sowohl im Synchron- als auch im Asynchronbereich.

Die jeweiligen Motoren werden so in den jeweiligen Applikationen energieoptimal und folglich am Nenn-Arbeitspunkt betrieben. Im Vergleich zu konventionellen Antrieben sind Direktantriebe über den gesamten Lebenszyklus hinweg betrachtet meist kostengünstiger und Energie sparender im Betrieb. Durch den Wegfall des zwischengeschalteten Getriebes und verschleißanfälliger mechanischer Komponenten lässt sich der Wirkungsgrad deutlich steigern. Dieser Umstand wirkt sich überaus positiv auf die gesamte Energiebilanz von Direktantrieben aus und führt zu einer deutlichen Senkung der Betriebskosten. Direktantriebstechnik stellt deswegen zunehmend eine echte Alternative zu den konventionellen Motor-Getriebe-Kombinationen dar.

Auch die Regelung des Antriebssystems spielt eine große Rolle bei der Optimierung der Energiebilanz und damit der Reduzierung der Lebenszykluskosten. Bei einer präzisen Regelung der Maschine wird nur soviel Energie zugeführt, wie diese gerade für den Prozess benötigt. Beispielsweise lassen sich Verfahrprofile der Antriebe genau an die Anforderungen anpassen. Einsparpotenziale ergeben sich bereits, wenn Verluste bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen minimiert werden. An dieser Stelle kommen vor allem solche Antriebs- und Regelungskomponenten zum Tragen, die mit Rückspeiseeinheiten ausgestattet sind. Diese sind in der Lage, die Frequenz beim Hochlaufen kontinuierlich zu steigern und die beim Bremsen erzeugte kinetische Energie direkt ins Netz zurückzuspeisen, anstatt sie in Wärme umzuwandeln. So tragen sie dazu bei, den Energieverbrauch von Maschinen und Anlagen deutlich zu reduzieren. PR/pb

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