Drehzahlregelung und Motortechnik optimieren

Der Autor: Gerhard Vogel Director Food & Beverage EMA, Danfoss GmbH VLT Antriebstechnik

Steigende Energiepreise, Klimawandel, Erd-erwärmung, politischer und gesellschaftlicher Druck – es gibt viele Gründe für einen bewussten und vor allem schonenden Umgang mit teurer Energie. Steigende Energiepreise zwingen Unternehmen und Anlagenbauer, diese Kosten zu reduzieren, um die Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten. Dies gilt auch für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, die in vielen Bereichen, einmal für den Produktionsbereich, aber vor allem auch in häufig weniger beachteten Sekundärprozessen wie Dampf, Kälte oder Druckluft, energieintensive Anwendungen betreibt. Daher ist dort der Wunsch – aber auch das Potenzial – nach mehr Energieeffizienz in den Anlagen hoch – besonders bei Betreibern großer Anlagen.

Die möglichen Einsparpotenziale für elektrische Antriebe lassen sich in drei Bereiche einteilen, die unterschiedlich große Beiträge zur Energieeinsparung liefern. Sie liegen bei vermehrtem Einsatz von:

Daraus erkennt man schon die Stoßrichtung: Nur eine Gesamtbetrachtung des Antriebssystems bringt den größten Erfolg. Nicht die Optimierung einzelner Komponenten sollte das Ziel sein. Betreiber und Hersteller müssen die Prozesse und Fertigungsverfahren betrachten und deren Effizienz steigern. In den meisten Unternehmen konzentrieren sich die Betreiber zunächst auf die sichere Herstellung, zuverlässige Anlagen und die Qualität ihres Produkts. Und der Energieaspekt bleibt häufig auf der Strecke. Höchste Verfügbarkeit der Produktionslinien reicht heute nicht mehr aus. Neue Blickwinkel sind gefragt, um die Energieeffizienz in den Anlagen zu erhöhen.

Um eine möglichst neutrale Analyse im Hinblick auf alle Prozesse und Anlagen zu erhalten, empfiehlt es sich für Unternehmen, externe Energieberater hinzuzuziehen. Denn diese haben meist eine neutrale Sicht auf die Anlage von außen. Zudem haben sich viele dieser Beratungsunternehmen auf das Gebiet des Energiemanagements und der Energieoptimierung spezialisiert und bringen ihre Erfahrungen aus verschiedenen Projekten ein. Ihre Analyse hilft dabei, Schwachstellen in der Anlage zu erkennen und geeignete Projekte, die die höchsten Einsparungen versprechen, vorzuschlagen. Dazu ist die oben schon angesprochene Analyse aller Energiedaten innerhalb einer Niederlassung der erste Schritt.

Um jedoch den Erfolg der Maßnahmen wirklich belegen zu können und im laufenden Betrieb Prozesse weiter optimieren zu können, benötigen Betreiber eine ausgeklügelte Software für Monitoring und Targeting, also für ein umfassendes Energiemanagement. Denn nur erfassbare und bekannte Größen lassen sich sinnvoll kontrollieren, überwachen und letztendlich dann auch beeinflussen.

So erfordert ein erfolgreiches Energiemanagement in den Niederlassungen eine Software, die durch ausgeklügelte Messtechnik und Datenerfassung in allen Niederlassungen relevante Verbrauchsdaten erfasst, auswertet und den Verantwortlichen in der Zentrale auf Knopfdruck bereitstellt. Durch die Erfassung wesentlicher Kenngrößen und Daten ist das Unternehmen in der Lage, erzielte Einsparungen genau nachzuweisen und womöglich weiter zu optimieren. Hier zeigt sich dann schwarz auf weiß: Haben sich die Anstrengungen gelohnt, wurden die angestrebten Einsparungen erreicht? Ist der CO2-Ausstoß gesunken? Sind die optimierten Prozesse zuverlässig und stabil, trotz der Anpassungen? Oder gar besser?

Um die Effizienz durch den Einsatz von „besseren“ Motoren, sprich: mit einer höheren Effizienz, weiter zu steigern, setzen die Hersteller auf moderne Motortechnik. So führte Danfoss mit dem VLT FlexConcept eine Vielzahl von Antriebskomponenten für eine möglichst hohe Energieeffizienz für Transporteure in der Anlage ein. Das Konzept nutzt moderne Motortechnik kombiniert mit entsprechenden Motorsteuerungskomponenten.

Die Motoren sind hocheffiziente Permanentmagnetmotoren. Dies ermöglicht kompaktere Abmessungen des gesamten Motors und macht ihn zu einem höchst effizienten Antrieb, der mit einem sehr guten Wirkungsgrad und hohem Drehmoment bei sehr großem Stellbereich glänzt. Einen erheblichen Anteil an der Effizienzsteigerung des Systems hat auch das hocheffiziente Getriebe. Zeitgemäße Antriebe, die nicht permanent unter Voll-Last laufen, nutzen eine moderne Drehzahlregelung. Dies bringt nicht nur produktionstechnische Vorteile, sondern führt auch zu einer erheblichen Senkung der Energie- und Gesamtkosten. Denn in realen Anlagen laufen Anwendungen, die meist auf Spitzenlast ausgelegt sind, selten wirklich unter Spitzenlast.

Mit dem VLT Decentral Drive FCD 302 bietet Danfoss die gleiche Funktionalität in einem dezentralen Umrichter für Vor-Ort-Montage wie auch im VLT AutomationDrive FC 302, der für ein zentrales Anlagenkonzept entwickelt ist. Beide verfügen über eine gleiche Bedienoberfläche in Form eines grafischen Klartextdisplays, das sich jederzeit im laufenden Betrieb anschließen lässt. Es stellt alle Betriebszustände auf einen Blick dar. Daneben sind beide Gerätereihen mit der Safe-Torque-Off-Funktion ausgestattet. Ebenso können beide Geräte neben den kompakten und energieeffizienten PM-Motoren der VLT-One-Gear-Drive-Reihe auch Standardmotoren mit und ohne Geberrückführung antreiben. Für geringe Netzrückwirkungen sind sie mit entsprechenden Netzdrosseln bzw. EMV-Filtern ausgestattet. Sie bieten für das Gesamtkonzept extrem hohe Wirkungsgrade in der Kombination VLT-Umrichter und VLT-One-Gear-Drive-Motor.