So fährt man sparsam

SYNERGIEN BILDEN:
»Um energieeffizient zu
verfahren, ist es wichtig,
dass alle Mitarbeiter, die
am Entstehungsprozess
einer Maschine beteiligt
sind, frühzeitig an einem
Tisch zusammenkommen«, Peter Vogt (links)
und Olaf Götz, beide
Softwareentwickler für
die Antriebsauslegung
bei Lenze.
So fährt man sparsam
Der »Energiepass« aus der Antriebsauslegungssoftware »Drive Solution Designer« von Lenze eruiert den Energiebedarf einer Anwendung, der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems. So lassen sich schon in der Planungsphase einer Maschine ressourcenschonende
Lösungen entwickeln.
von Olaf Götz und Peter Vogt, Lenze
E
nergiesparen ist ein großes Thema. Im Gesamtsystem. Wo und wann Anwender mit
gleichen Atemzug aber überschwemmt welcher Maßnahme nachhaltig sparen können,
eine geradezu unübersichtliche Flut von Produk- verdeutlicht die »Energiepass-Antriebslösung«
ten und Konzepten den Markt. Antriebs- und Au- aus der Antriebsauslegungssoftware »Drive
tomatisierungsspezialist Lenze hat deshalb ein Solution Designer« (DSD) von Lenze.
Dreisäulenmodell entwickelt, das auf einfache
Weise zeigen will, wie Unternehmen ihre Ener- DER PASS BILDET den anhand von Verlustmodelgieeffizienz steigern können. Die erste Säule len berechneten Energieverbrauch der Hauptsteht für einen sinnvollen Umgang mit Energie, komponenten eines Antriebsstrangs ab. Mit diedie zweite für energieffiziente Produkte und die sen Werten lassen sich die Energiekosten sowie
die CO2-Emissionen ermitteln. In der Regel sind
dritte für die Nutzung der Bremsenergie.
Bezüglich der Produkte stehen hocheffizien- es schon kleine Änderungen, die dabei helfen,
te Motoren und Getriebe, Energiesparfunktionen in den Reg- Blick über den Tellerrand: Die Effizienz liegt im gesamten System,
lern sowie auch in den Versor- nicht nur in der einzelnen Komponente.
gungs-Rückspeisemodulen zur
Verfügung. Es hat sich erwiesen, dass sinnvolle ressourcenschonend zu verfahren. Das ist häuOptimierungen aber nicht nur an den einzelnen fig auch dann der Fall, wenn der Antrieb eigentKomponenten ansetzen, sondern vielmehr am lich nichts tut, sondern nur steht. Während groMONTAGEtechnik 2| 2011
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ße Nutzer der Antriebstechnik wie Unternehmen aus der Automobilindustrie, der Robotik und Fördertechnik diese Erkenntnis bereits in ihre Antriebskonzepte aufgenommen haben, geben sich viele mittlere bis kleinere Maschinenbauer immer noch skeptisch.
ENERGIEEFFIZIENZ BEGINNT nicht erst bei den Antriebskomponenten, sondern am Anfang des
Prozesses, nämlich beim Design einer Maschine. Hier liegt viel Potenzial, denn optimierte Mechaniken sowie reduzierte Reibungen und Trägheiten bereiten den Weg, um Komponenten
immer kleiner zu gestalten. Das wiederum reduziert die Energiekosten sowie die Kosten für die
installierte Antriebstechnik.
Ebenso wichtig ist die Frage, wie man fährt.
Dabei gibt das Design der Bewegung den Ausschlag. Der Energiepass stellt eine Verlustbilanz
betrachten. Da die reinen Anschaffungskosten
dem VDMA zufolge lediglich einen untergeordneten Anteil der TCO ausmachen, geht es hier
vor allem um die Betriebskosten und ihr Verhältnis zum Anschaffungspreis. Energie ist einer der
größten Posten bei den Betriebskosten. Mit den
Ergebnissen des Energiepasses lässt sich die
Amortisationszeit für die eventuell kostenintensiveren Komponenten ermitteln. Ein Zwischenkreisverbund mit optimierter Bewegungskoordination reduziert die rückspeisbare Energie bei
dynamischen Bewegungen. In anderen Anwendungen dagegen kann die Nutzung der Rückspeisung der Königsweg sein.
FÜR DIE PLANUNGSPHASE einer Maschine bietet
sich die DSD-Software an, mit deren Hilfe sich
unter anderem die Prozessgrößen bestimmen
und die Komponenten prüfen lassen. Zudem liefert das Tool die
Der Spruch »Viel hilft viel« gilt in der Antriebstechnik zumindest nicht. genannten EnergiegröGeringe Auslastungsgrade führen zu hohen Verlusten. ßen für den Energiepass. Anhand des Verin jedem Betriebspunkt des Verfahrprofils auf. gleichs der Lösungen kann der Anwender seine
So erkennt der Anwender, wann in welchen optimale Kombination der Komponenten und
Komponenten etwaige hohe Verluste auftreten. den besten Bewegungsablauf für die AntriebsDa auch die Kosten gleich ersichtlich sind, kann aufgabe finden.
BHS Corrugated Maschinen- und Anlagensich der Maschinendesigner überlegen, ob er
sein Ziel durch Optimierungen der Bewegung bau zum Beispiel ist dank DSD in der Lage, Prooder mithilfe von energieeffizienteren Kompo- jekte anders anpacken zu können: »Der DSD
versetzt uns in die Lage, mit verlässlichen Daten
nenten erreicht.
Es ist essenziell, die Gesamtkosten aus Be- schnell mal eine neue Variante auszurechnen.
treibersicht (Total Cost of Ownership, TCO) zu Ich kann Alternativen aufzeigen und diese >>
EFFIZIENZ ZUM BEISPIEL SO: BHS setzt auf mechanische Synchronisation mit einer schlanken Welle
am B-Lager der Motoren.
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QUAL DER WAHL: Mit welchem Antrieb lässt sich am besten eine interne Standardisierung erreichen? Alternativen vergleichen schafft Klarheit.
auch mit den mechanischen Kennzahlen unter- wirkungen zwischen den verschiedenen Kompomauern. Die Software erlaubt es deshalb auch, nenten verstanden wird. Schließlich gilt: Der
über eine Schnittstelle Drehmoment-Drehzahl- optimale Wirkungsgrad lässt sich nur für einen
Lastprofile – etwa aus einem Simulationstool begrenzten Betriebsbereich der Komponenten
oder aus eigenen Berechnungen – zu importie- erreichen. In diesem Bereich sollte die Maschine
ren«, so Achim Helgert, Softwareentwickler bei im Wesentlichen betrieben werden.
BHS.
UM DIE ABSTIMMUNG zwischen
Entscheidend ist auch der Anteil an den Einsparpotenzialen:
Steigerung der Energieeffizienz von
den
an der Entstehung der
Umgang mit Reserven. Um Die
Antrieben folgt drei Ansätzen:
Maschine beteiligten FachabÜberdimensionierungen zu 1. Elektrische Energie intelligent
einsetzen
teilungen zu erleichtern, könvermeiden, hilft es, die tatsächEnergie mit hohem Wirkungsgrad
nen bereits an dieser Stelle
liche Ausnutzung der bisheri- 2. wandeln
Auslegungswerkzeuge wie das
gen Maschinen zu ermitteln. 3. Rückgespeiste Bremsenergie nutzen
DSD-Tool mit seinem EnergieDer Spruch »Viel hilft viel« gilt
1
2
3
pass zum Einsatz kommen.
in der Antriebstechnik zuminSich beispielsweise über Prodest nicht. Geringe Auslasjektdateien auszutauschen, ertungsgrade führen zu hohen
leichtert die Kommunikation.
Verlusten.
Ebenso wichtig ist eine effizienEBENSO WICHTIG ist ein Aspekt,
te Zusammenarbeit mit dem
der sozusagen außerhalb der
Lieferanten der AntriebskomMaschinen liegt: Eine elektriponenten. So erarbeiten Unter75 %
15 %
10 %
sche Konstruktion, die erst
nehmen Schritt für Schritt ihre
tätig werden kann, wenn die KURZ UND BÜNDIG: Produkte zur Eneroptimierte Lösung.
Mechanik bereits steht, ist gieeffizienz tummeln sich derzeit verDie nächste Hürde, die auf
kaum in der Lage, etwas zur wirrend viele auf dem Markt. Lenze will dem Weg zur effizienten MaVerbesserung der Energieeffi- daher mit knapper Übersichtlichkeit
schine genommen werden
zienz beizutragen. Das bessert punkten: Die erste Säule des Modells
muss, ist die Inbetriebnahme.
für einen sinnvollen Umgang mit
sich erst dann, wenn die steht
Erst wenn die Maschine mit
Energie, die zweite für energieeffizienMaschine als System mit der te Produkte und die dritte für die Nutihren geplanten BewegungsabGesamtheit seiner Wechsel- zung der Bremsenergie.
läufen in Betrieb genommen
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SPÜRNASE FÜR VERLUSTE: Der Energiepass zeigt den
anhand von Verlustmodellen erechneten Energieverbrauch
der Hauptkomponenten eines Antriebstrangs auf.
wird, lassen sich die erwarteten Potenziale auch
sicher ausschöpfen.
INDEM SIE die aufgenommenen Energien messen, können Anwender den Erfolg überprüfen.
Für die Messung an Frequenzumrichtern und
Brems-Choppern bedarf es einer ausgeklügelten Messtechnik. Auch hier kann Lenze als Partner für die Antriebstechnik unterstützen. Im Falle einer Optimierung eines vorhandenen Systems sind die messtechnischen Aufnahme des
Energiebedarfs sowie eine Nachrechnung der
bestehenden Anlage sinnvoll.
Zum Teil erschließen sich erhebliche Einsparpotenziale, indem Anwender einen Umrichter nachrüsten, um das Antriebssystem an den
Bedarf der Maschine anzupassen.
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Bei einigen Anlagen bietet sich die Nachrüstung von einer Rückspeisung ins Netz oder der
Energieaustausch zwischen mehreren Antrieben an. Dabei kann zunächst die in einen
Bremswiderstand abfließende Energie bestimmt und hieraus die Verwendung der vorgenannten Module geprüft werden.
Um energieeffizient zu verfahren, ist es entscheidend, dass alle am Entstehungsprozess
einer Maschine Beteiligten zu einem frühen Zeitpunkt an einem Tisch zusammenkommen. Nur
durch den interdisziplinären Austausch erschließen sich alle Entwicklungspotenziale. Wird das
Thema »Energieeffizienz« im Sinne von Kommunikation verstanden, so stellt es keinen Hemmschuh dar, sondern wird vielmehr zum Motor
künftiger Entwicklungen. <<
KONTAKT
Lenze SE
Postfach 101352 – Hameln
Tel. 05154 82-0
www.lenze.com/de
Hannover Messe:
Halle 14 / Stand H20
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