Energieeffiziente Antriebstechnik: Welche Wege führen zum Ziel?

Energieeffiziente Antriebstechnik: Welche Wege führen zum Ziel?

Daneben sorgen auch effizientere Motoren für eine entsprechende Einsparung in der Anlage. Sie ist allerdings meist nicht so hoch wie die Einsparungen aufgrund der Drehzahlregelung. Und hier gilt das umgekehrte Prinzip wie bei den Frequenzumrichtern: Je länger der Motor unter Voll-Last läuft, desto höher sind die Einsparungen. Denn im Teillastbetrieb verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Motors und damit auch das Einsparpotenzial der (meist erheblich) teureren hocheffizienten Asynchronmotoren.

Eine andere Möglichkeit, bei den Motoren Energie – und damit Betriebskosten – zu sparen, liegt im Einsatz von Permanentmagnetmotoren, die meist eine höhere Energieeffizienz im Vergleich zu (normalen) Drehstrom-Asynchronmotoren bieten.

Insgesamt kann der Anwender durch bessere Motortechnik etwa 10 Prozent des Gesamteinsparpotentials realisieren, mit Drehzahlregelung weitere 30 Prozent. Aber das Gros der Einsparungen resultiert aus Optimierung des Gesamtprozesses und genauer Systembetrachtung mit 60 Prozent Anteil an der maximal möglichen Einsparung in aktuellen Produktionsanlagen.

Es ist äußerst schwierig, das Einsparpotenzial jeder Maßnahme genau zu beziffern, weil in realen Anlagen eine Vielzahl von Umgebungsbedingungen Einfluss auf die Effektivität einer Maßnahme hat und auch das Zusammenwirken der einzelnen Maßnahmen eine große Rolle spielt. So benötigt ja ein Frequenzumrichter erst einmal auch Energie. Aber seine Einsparungen bezüglich der vom Antrieb aufgenommenen Energie (im Teillastbetrieb) sorgen dennoch für eine sehr positive Energiebilanz. Benötigt ein Prozess jedoch ständig die gesamte Leistung eines Motors, so ist eine Drehzahlregelung an dieser Stelle kontraproduktiv.
Anwender müssen also jede Maßnahme, die sie ergreifen, vor der Umsetzung auf ihren Nutzen hin untersuchen. Denn es gilt: Energiesparen ja, aber nicht um jeden Preis.

Energieeinsparpotenziale gibt es in fast allen Bereichen. Ob es sich dabei um Gebäudetechnik, Förderanlagen oder chemische Prozesse handelt, die Schwierigkeit liegt in der Identifizierung der Potenziale und in der (wirtschaftlich) optimalen Umsetzung.

Schätzungen gehen davon aus, dass bei etwa 50 Prozent aller elektrischen Antriebe eine Drehzahlregelung wirtschaftlich sinnvoll ist. Zur Vermeidung unwirtschaftlicher und kontraproduktiver Maßnahmen ist es daher nötig, sowohl technische als auch kommerzielle und logistische Aspekte vor einer Investitionsentscheidung zu prüfen.

Natürlich ist eine konsequente energieeffiziente Gestaltung häufig mit höheren Kosten verbunden – hocheffiziente Motoren enthalten mehr aktives Material, Permanentmagnetmotoren die teuren Dauermagnete, dazu kommen die zusätzlichen Investitionskosten für Frequenzumrichter. Trotzdem amortisieren sich solche höheren Investitionen in relativ kurzer Zeit.

Die Amortisationszeit hängt stark von den Betriebszuständen der Anlage ab. So amortisiert sich beispielsweise die Drehzahlregelung von Strömungsmaschinen wie Pumpen und Lüftern schneller, je öfter und länger sie im Teillastbereich betrieben werden. Seriöse Abschätzungen sind aber nur mit Kenntnis der Antriebsaufgabe und mit Hilfe eines bekannten Lastprofils zu treffen. Bei Lüftungsanlagen rechnet sich die Umstellung von einer Drosselregelung auf eine Drehzahlregelung üblicherweise nach ein bis zwei Jahren Betriebsdauer.

Steigende Energiepreise verringern diese Amortisationszeiten weiter. Weil die Anschaffungskosten laut neuesten Untersuchungen nur mit etwa 10 Prozent zu Buche schlagen, also 90 Prozent der Kosten auf Betriebskosten, Wartungs- und Servicekosten sowie die Aufwendungen für Energie entfallen, spielen die Anschaffungskosten in einer Lebenszykluskostenbetrachtung eine eher untergeordnete Rolle. Die Investition in energieeffiziente Lösungen macht allerdings eine solche Betrachtung über die Lebensdauer einer Anlage unentbehrlich. Nach wie vor legen jedoch viele Unternehmen besonderen Wert auf einen möglichst günstigen Anschaffungspreis. Dies auch nicht zuletzt, weil die Kostenbetrachtung in verschiedenen Abteilungen erfolgt und eine Gesamtbetrachtung erst langsam in den Unternehmen Einzug hält – auch hier wieder hervorgerufen durch die Notwendigkeit, Kosten zu sparen, um wettbewerbsfähig zu bleiben.«

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