Nicht nur die Antriebe sind zu betrachten, sondern auch Steuerung und Organisation
Mehr Energieeffizienz in der Intralogistik
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Energiekosten systematisch senken
Allgemein lassen sich bei Antriebslösungen für die Intralogistik an drei Punkten signifikant Energie und damit Kosten sparen: »Erstens - bei der Auslegung des Antriebs - durch genaue Analyse und Berechnung der jeweiligen Anwendung, zweitens durch intelligente Antriebslösungen oder eine Wandlung der Energie mit hohem Wirkungsgrad sowie drittens durch die Nutzung der generatorischen Energie«, verdeutlicht Walz. »Diese drei Aspekte sind systematisch zu analysieren.« Ein zentrales Engineeringtool im Rahmen der sogenannten »BlueGreen Solutions« von Lenze ist dabei der »Drive Solution Designer« (DSD). Mit diesem Werkzeug können Anwender maßgeschneiderte Applikationen berechnen, passgenaue Komponenten aussuchen und den Energieverbrauch der Lösungen in einem Energiepass darstellen. Der DSD ist in der Lage, mehrere Antriebslösungen für eine Applikation miteinander zu vergleichen.
Um Energie möglichst effizient in Bewegungen zu wandeln, genügt es nicht, nur die Motoren zu betrachten. Vielmehr ist der komplette Antriebsstrang der Anwendung eingehend unter die Lupe zu nehmen. Entscheidende Voraussetzung für die optimale Ausstattung eines Prozesses ist es dabei, genau zu wissen, wie viel Energie er im Betrieb überhaupt benötigt und ob er konstant oder veränderlich ist. »Bei fast allen Antriebskomponenten verschlechtert sich nämlich im Teillastbetrieb der Wirkungsgrad«, erklärt Walz. »Weil die meisten Anwendungen über den gesamten Lebenszyklus keine 100-Prozent-Auslastung zeigen, liegen gerade hier Potenziale, elektrische Energie einzusparen - etwa durch Senkung der Verlustleistung im Drehstrommotor.«
In der Praxis wird meist der lastabhängige Leistungsbedarf zur bestimmenden Größe für die Dimensionierung von Antriebslösungen. Er ergibt sich aus der geforderten Leistung an der Antriebs- oder Abtriebswelle. Je genauer die Anforderungen an die zu betreibende Maschine bekannt sind, desto präziser lassen sich die Antriebskomponenten auswählen. »Deshalb gilt es, den kompletten Antriebsstrang einer Anwendung umfassend im Vorfeld zu analysieren«, sagt Walz. »Bereits im frühen Engineering-Stadium lassen sich etwa Überdimensionierungen von vornherein vermeiden. Weitere Sparansätze resultieren aus der Nutzung generatorischer Energie, etwa der Lage- und Bewegungsenergie des Hebers bei der Lastabsenkung oder der Bremsenergie.« Wichtig sei auch der Einsatz von hocheffizienten Motoren (IE2) und Getriebemotoren.
Drehmoment- und Drehzahlanpassung lassen sich mittels eines Frequenzumrichters realisieren. Er sorgt für ein sanftes Anlaufen und verhindert dadurch Momentenstöße beim Beschleunigen und Bremsen. Mit Blick auf die Energieeffizienz hat Lenze als »BlueGreen Solution« die neuen Frequenzumrichter der Reihe »Inverter Drives 8400« mit dem »VFCeco«-Modus ausgestattet. Dieser passt den Magnetisierungsstrom intelligent an den tatsächlichen Bedarf an. Gerade im Teillastbetrieb werden Drehstrommotoren immer noch mit einem stärkeren Magnetisierungsstrom versorgt, als es die Betriebsbedingungen eigentlich erfordern. Die Frequenzumrichterserie umfasst auch dezentrale Geräte: In der Intralogistik kommt besonders der »8400 motec« zum Einsatz, der per Motor- oder auch per Wandmontage in der Nähe der Applikation angebracht werden kann.
Lenzes neue »L-force«-Drehstrommotoren der Serie MF sind auf den Betrieb mit Frequenzumrichtern zugeschnitten. »Durch ihre größere Leistungsdichte sind um bis zu zwei Bauformen kleinere Motoren einsetzbar - bei gleicher Abtriebsleistung«, stellt Walz fest. »Der kleiner dimensionierte Aufbau steigert die Performance mit deutlich geringeren Massenträgheiten, höherer Dynamik und sinkenden Investitionskosten. Im Vergleich zu einem leistungsgleichen 50-Hz-Drehstrommotor ist es Lenze so gelungen, die Kosten deutlich zu senken.«
Neben dem Motor spielt auch die Wahl des Getriebes eine bedeutende Rolle für die Energieeffizienz einer Anwendung. In der Fördertechnik kommen als Winkelgetriebe Kegelradgetriebe und Schneckengetriebe zum Einsatz. »Während Lenzes Getriebe der Baureihe GKR mit ihren einsatzgehärteten Kegelradsätzen einen Wirkungsgrad von gut 95 Prozent erreichen, liegt der Wirkungsgrad beim Schneckenrad nur bei durchschnittlich 70 bis 80 Prozent«, gibt Walz zu bedenken. »Der Anschaffungspreis der GKR-Getriebe ist zwar höher als der von Schneckengetrieben, aber die längere Lebensdauer als Folge geringeren Verschleißes und höheren Wirkungsgrads kompensiert dies schnell.«
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