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Vorteile hoher Motorwirkungsgrade

Antriebe in der Wasserwirtschaft
Vorteile hoher Motorwirkungsgrade

Die Wasserwirtschaft liefert eine unserer wichtigsten Ressourcen. Doch so selbstverständlich dieser Service erscheint, so zahlreich und komplex sind die Prozesse, die hierbei für Effizienz und Zuverlässigkeit sorgen. Zu den wesentlichen Komponenten der Abwasseraufbereitung und Wasserversorgung gehört der unscheinbare Elektromotor, der zusammen mit den entsprechenden Antrieben die Leistung liefert, die den Kreislauf in Gang hält.

Schätzungen zufolge werden 90 % der auf die Wasserwirtschaft entfallenden elektrischen Energie in der Industrie für den Antrieb von Elektromotoren verbraucht. Deren Effizienz ist somit der wichtigste Ansatzpunkt für eine wirksame Dämpfung der Energiekosten. Außerdem ist die Wasseraufbereitung ein kontinuierlicher Prozess. Zuverlässigkeit ist deshalb ein weiterer Schlüsselfaktor.

Die Einführung der IE3-Vorschriften und die erwartete Einführung von IE4 sind für die Wasserwirtschaft eine gute Gelegenheit, auf moderne Elektromotorentechnologie umzusteigen und die hierdurch möglichen Kostenvorteile zu nutzen. Obwohl die Gesetzgebung für IE3-Motoren über 7,5 kW erst im Januar 2015 in Kraft getreten ist, bieten einige Hersteller bereits ein Produkt der Klasse IE4 Super Premium Efficiency an, Bauer Gear Motor sogar für explosionsgefährdete Umgebungen. Dennoch zögern einige Endanwender bei der Investition in höhere Motorwirkungsgrade. Der Grund hierfür ist der Preisunterschied zwischen einem Motor herkömmlicher Bauweise und z. B. einem Permanentmagnetsynchronmotor (PMSM). Derartige Bedenken können durch Prüfung der möglichen Kosteneinsparungen und Investitionsrendite sowie sorgfältige Abstimmung aller neuen Motoren auf die jeweilige Anwendung ausgeräumt werden.
Besonders unter Teillastbedingungen sind die Bauer-Motoren der PMSM-Bauart deutlich effizienter als Induktionsmotoren und erreichen hier nachweislich Energieeinsparungen von mehr als 30 %. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch eine deutlich höhere Leistungsdichte aus, die bei Getriebemotoren bei minimalem Einbauvolumen für eine höhere Systemleistung sorgt.
Weitere Verbesserungen
Im Hinblick auf den Gesamtwirkungsgrad eines Antriebssystems mit Elektromotor muss aber auch die mechanische Komponente untersucht werden, denn hier besteht erhebliches Optimierungspotenzial. Integrierte Getriebemotoren machen externe Kupplungen und Lager überflüssig und erreichen eine nahezu verlustfreie Übertragung. Gleichermaßen haben Kegelstirnradgetriebe Vorteile gegenüber Schneckengetrieben, denn sie sind effizienter und haben in den meisten Anwendungsfällen eine längere Nutzungsdauer. In vielen Fällen profitieren die Antriebssysteme von Absetzbecken, Filterbecken und Eindickern von höheren mechanischen Wirkungsgraden, und die Investitionskosten amortisieren sich schnell durch deutlich reduzierte Gesamtbetriebskosten.
Ein weiterer Effizienzfaktor ist die Antriebskupplung, das elementare Bindeglied zwischen Elektromotor und Antriebswelle, das erheblichen Einfluss auf die Leistung der technischen Einrichtung hat. Kupplungen sollen Wellenversatz ausgleichen, wie er beispielsweise auftritt, wenn eine der verbundenen Wellen in einem Pendellager geführt wird oder zwischen Antrieb und Last eine Zwischenwelle sitzt. Eine Kupplung zum Ausgleich eines Winkelversatzes ist das einfache Kardangelenk. Kardangelenke können auch größeren Versatz ausgleichen und fungieren als Torsionsdämpfer. Bei der Auswahl der Kupplung unter Berücksichtigung von Einsatzgebiet, Wartungsaufwand und Drehmoment-anforderung ist große Sorgfalt geboten. Nur so sind zuverlässiger Betrieb und Wartungsfreundlichkeit zu gewährleisten.

Markus Kutny
Produktmanager für Energy Efficient Solutions, Bauer Gear Motor
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