Hohes Einsparpotenzial bei Motoren

Elektromotoren sind weltweit die größten Verbraucher in den elektrischen Netzen. Allein in Großbritannien sind ca. 10 Mio. Motoren im Einsatz und verbrauchen dort pro Jahr Strom für ca. 5,5 Mrd. EUR. Davon werden 4 bis 5 % oder rund 275 Mio. EUR in Form von Wärme an die Umwelt abgegeben. Diese Verluste könnten um die Hälfte reduziert werden, wenn Motoren mit hohem Wirkungsgrad verwendet würden. Trotz allem werden in nur 3 % aller Fälle entsprechende Motoren gewählt. Hierfür gibt es eine Reihe von Gründen. Für eine Einsparung von 2 bis 5 % lohnt sich nach Meinung vieler keine Investition. Erst bei der Betrachtung des Gesamtzusammenhangs und der Gesamtkosten erkennt man den Sinn von Motoren mit hohem Wirkungsgrad.

In der Europäischen Union haben Motoren mit hohem Wirkungsgrad je nach Typ nur Marktanteile zwischen 4 bis 6 %. Der Erfolg dieser Motoren hängt dabei vor allem von der Bereitschaft der Anwender ab, Energieeinsparungen im Gesamtzusammenhang zu sehen. Schließlich sind Motoren mit hohem Wirkungsgrad bei kleinen Baugrößen um 15 bis 20 % und bei den großen Baugrößen um 5 bis 7 % teurer als Standardmotoren.

Die höheren Kosten amortisieren sich jedoch schnell durch den geringeren Energieverbrauch. Ein Beispiel: Ein 90-kW-Motor mit hohem Wirkungsgrad kostet etwa 1700 EUR mehr als ein Standardmotor und kann während einer Betriebsdauer von 10 Jahren eine Energiekosten-Einsparung von 17 000 EUR erreichen. Die Entscheidung, keinen Motor mit hohem Wirkungsgrad einzusetzen, kann ein Unternehmen also rund 15 300 EUR kosten. Sobald ein Anwender dies erkennt, wird er als nächstes diese Zahlen mit den in seinem Unternehmen eingesetzten Motoren multiplizieren, dies sind oftmals Hunderte, manchmal sogar Tausende.

Im Jahr 1991 gründeten einige europäische Motorenhersteller das Forum CEMEP mit dem Hauptziel, die Einführung eines Programms für energieeffiziente Motoren in der Europäischen Union voranzutreiben. Das europäische Programm sieht drei Wirkungsgradklassen – EFF1, EFF2 und EFF3 – für Motoren zwischen 1,1 und 90 kW vor. EFF1 ist dabei die Motorenklasse mit dem höchsten Wirkungsgrad. Dieses Programm bildet heute die Grundlage für eine freiwillige Übereinkunft der europäischen Motorenhersteller und stellt das wichtigste Instrument zur Verbesserung des Wirkungsgrades der in Europa installierten Motoren dar.

CEMEP war bei der Verfolgung des Ziels, die Anzahl der Motoren mit Wirkungsgradklasse EFF3 um 50 % zu reduzieren, sehr erfolgreich; diese Aufgabe konnte bereits vor zwei Jahren abgeschlossen werden. Realisiert wurde dieser Schritt hauptsächlich dadurch, dass die Hersteller bei ihren Motoren von der Wirkungsgradklasse EFF3 auf EFF2 umgestiegen sind. Diese Art der Modifikation ist ohne zu große Kosten für die Hersteller möglich.

Die weitergehende Erhöhung des Wirkungsgrades ist allerdings weitaus aufwändiger. Die Klasse EFF2 besitzt eine große Bandbreite, und zwischen der oberen und unteren Grenze besteht ein großer Unterschied. Einen Motor, der an der unteren Grenze von EFF2 eingeordnet ist, in die Klasse EFF1 zu bringen, kann ausgesprochen kostspielig werden.

Trotz der Teilerfolge konnte die CEMEP-Regelung den Marktanteil von EFF1-Motoren in der EU nicht wesentlich erhöhen – das wird die nächste Herausforderung sein. Die Europäische Kommission beabsichtigt, den Marktanteil von wenigen Prozent auf etwa ein Drittel zu erhöhen.

Obwohl wichtige Argumente für Motoren mit einem hohen Wirkungsgrad sprechen, ist es für die Hersteller nicht immer möglich, diese auch ihren Endkunden klar zu machen. Bei einem Anteil von 70 % der Motorenlieferungen an OEMs und 18 % an Händler, werden nur 10 bis 12 % aller Motoren direkt an die Endkunden geliefert. Wie soll es ein Hersteller schaffen, 30 % seiner Kunden davon zu überzeugen, Motoren mit hohem Wirkungsgrad einzusetzen, wenn er nur 10 % von ihnen direkt ansprechen kann? Die Antwort besteht darin, aktiv Anreize zu schaffen, damit die Anwender in ihren Bestellungen bei den OEMs die Verwendung von Motoren mit hohem Wirkungsgrad zur Bedingung machen.

Eine viel versprechende Entwicklung in dieser Richtung ist das in Großbritannien eingeführte System mit höheren Abschreibungsmöglichkeiten. Hier erlaubt das Steuersystem den Anwendern, die vollen Kosten der Motoren mit hohem Wirkungsgrad und andere Aufwendungen für Energie sparende Technologie im Jahr der Anschaffung abzuschreiben, anstelle der Abschreibung über die Nutzungsdauer von mehreren Jahren. Das kann einen Kostenvorteil von etwa 15 % ausmachen. Ein Problem ist dabei jedoch, dass der steuerliche Vorteil nicht direkt der Abteilung oder der Kostenstelle, die die Einsparung für das Unternehmen vornimmt, nützt und deshalb der Anreiz nur schwach ist. In den Niederlanden gibt es ein vergleichbares System, das unter ähnlichen Schwächen leidet.

Mehrere Länder im asiatisch-pazifischen Raum wie Malaysia und Thailand haben Aspekte des EU-Systems übernommen. In Australien und Neuseeland, wo die Klasse EFF2 bereits heute vorgeschrieben ist, wird EFF1 voraussichtlich ab 2006 eingeführt.

Insgesamt wäre es begrüßenswert, wenn die CEMEP-Regeln für mehr Motortypen gelten würden. Der Geltungsbereich umfasst zurzeit nur zwei- und vierpolige Motoren bis 90 kW. Einige Hersteller wie ABB würden die Regeln gern auch auf Motoren mit größerer Leistung sowie sechs- und achtpolige Motoren anwenden.

Trotz aller Schwächen ist die Regelung auf freiwilliger Basis für Europa am praktikabelsten. Verbindliche Wirkungsgradklassen, wie sie beispielsweise in Nordamerika gelten, wären in Europa aufgrund der Vielzahl der beteiligten Länder kaum durchsetzbar. Eine Schwäche der freiwilligen Regelungen besteht darin, dass niemand die Angaben der Hersteller zu ihren Produkten kontrolliert und die Einhaltung der für die Wirkungsgradklassen festgelegten Toleranzen überprüft. In den Vereinigten Staaten und Kanada lassen Hersteller ihre Produkte zertifizieren. Ein ähnliches Modell könnte auch in Europa für eine objektivere Bewertung von Motoren sorgen.

Darüber hinaus sollten aus Sicht der Hersteller offizielle Stellen gezielter über Motoren mit hohem Wirkungsgrad informieren. Im ASEAN-Bereich gibt es mit dem „Copper Development Centre“ bereits eine entsprechende Institution, die dazu beiträgt, das Bewusstsein für die Bedeutung von Motoren mit hohem Wirkungsgrad zu erhöhen.

Von entscheidender Bedeutung ist zudem die Tatsache, dass es in nicht allzu ferner Zukunft leichter sein wird, den Energieverbrauch beim Endnutzer zu senken als mehr Energie zu erzeugen und in die Netze einzuspeisen. Viele Länder wie Schweden und Deutschland planen das Abschalten von Kernkraftwerken, erneuerbare Energiequellen sind jedoch sehr teuer. Eine zusätzliche Verwendung fossiler Brennstoffe widerspricht der Notwendigkeit zur Reduzierung der CO2-Emissionen. Bei einem Gesamtwirkungsgrad der Energiekette von etwa 30 % entspräche ein Minderverbrauch von 1 kWh einer Einsparung von etwa 3,5 kWh bei der Energieerzeugung.

Ein weiterer Vorteil von Motoren mit hohem Wirkungsgrad zeigt sich in vielen ASEAN-Staaten, die unter einer unzureichenden Stromversorgung leiden. Dort können Motoren mit einem hohen Wirkungsgrad den Energiebedarf einzelner Anlagen und damit das Risiko von Stromabschaltungen senken und gleichzeitig helfen, auf nationaler Ebene CO2-Emissionen zu reduzieren. In manchen Stromnetzen ist der Wirkungsgrad der Verteilung so gering, dass doppelt soviel Brennstoff für die Energieerzeugung eingesetzt werden muss wie in stabilen Verteilernetzen. Hier würden mit Einsparungen beim Energieverbrauch noch wesentlich höhere Einsparungen auf der Primärenergieseite erreicht.

Hannover Messe: Halle 11, Stand A34/35

cav 452

Um dem Kunden einen raschen Überblick über unterschiedliche Spezifikationen, Leistungen und Anwendungsbereiche zu bieten, hat die ABB ihr Programm für Niederspannungs-Drehstrommotoren neu geordnet. Zwei Hauptgruppen „Motoren für Standardapplikationen“ und „Motoren für die Prozessindustrie“ gliedern das Angebot und führen OEMs, Distributoren und Anwender auf direktem Weg zum richtigen Motor.

Die beiden Produktgruppen spiegeln die zentralen Anwendungsbereiche der Niederspannungsmotoren wider. Die Motoren für die Prozessindustrie finden ihren Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen in Industriebereichen wie Chemie und Lebensmittel, Öl und Gas, Zellstoff und Papier. Flexibilität und Anpassungsfähigkeit ermöglichen maßgeschneiderte Lösungen. Die Motoren mit Grauguss- oder Aluminium-Gehäuse der Wirkungsgradklasse Eff1 leisten zwischen 0,25 und 710 kW und sind in den IEC-Baugrößen 71 bis 400 erhältlich.

Standard-OEM-Applikationen sind der Einsatzbereich der zweiten Produktgruppe. Die Motoren sind weltweit ab Lager verfügbar. Ihr Leistungsspektrum reicht von 0,12 bis 710 kW.