Nationale EMA-Fachtagung 2021 (1) - elektro.net
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
FACHTAGUNG
Quelle: Daniel Erdmann, ZVEH
Nationale EMA-Fachtagung 2021 (1)
VIRTUELL UND KOMPAKT Im Fokus der diesjährigen nationalen Fachtagung mit 120 Teilneh-
mern aus vielen Städten der Republik und Referenten auch aus dem europäischen Ausland, stan-
den Vorträge rund um die Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und zum Thema Kreislaufwirtschaft.
Peter Behrends, Retrospektive Solche Verhaltens- und Verfahrensweisen
Redaktion »ema« werden sich anlässlich wandelnder politi-
Im Jahre 2015 vereinbarten auf der Weltkli- scher Klimaziele, Informationsbedarfen von
źź Am 6.5. hatten die Maschinenbauerkolle- makonferenz in Paris 195 Staaten, darunter Kunden und Preisschwankungen von Ener-
gen Gelegenheit, sich u. a. über Neuerungen auch Deutschland, die durchschnittliche glo- gie- und Rohstoffpreisen für Betriebe zuneh-
im Groß- und Kleinmaschinenbau, Energie- bale Erderwärmung »deutlich« zu begren- mend zum Geschäftsfaktor.
sparmotoren und Nachhaltigkeit zu informie- zen. Bei der Erreichung der Ziele dieses völ- Der Einstieg ins Klimareporting, also der
ren. Nur die Möglichkeit von Angesicht zu kerrechtlich bindenden Klimaschutzabkom- Bereitstellung von Informationen zu den un-
Angesicht mit Kollegen zu diskutieren war mens wird der Wirtschaft eine Schlüsselrolle ternehmensbedingten Treibhausgasemissio-
online nicht wirklich möglich. zukommen. nen und zu Reduktionszielen eines Unter-
An dieser Stelle nochmals einen herzli- Unternehmen müssen in Zukunft nicht nehmens, erfolgt über die Erfassung des so-
chen Dank an die Organisatoren und Mode- nur über die eigenen Emissionen in ihren Be- genannten »CO2-Fußabdrucks« oder auch
ratoren Yvonne Welker und Daniel Erdmann trieben nachdenken, sondern auch über die »Corporate Carbon Footprint« (CCF). Dieser
und die ZVEH-Kollegen hinter den Kulissen, Emissionen, die mit dem Energiebezug und beschreibt alle unternehmensbedingten
die für eine reibungslose Veranstaltung sorg- die in der vor- und nachgelagerten Wert- Treibhausgasemissionen einschließlich vor-
ten. Im nächsten Jahr soll die internationale schöpfungskette entstehen, nachdenken. und nachgelagerter Unternehmensprozesse.
Tagung vom 19.–21. Mai 2014 (hoffentlich) Dabei berücksichtigt ein »unternehmeri-
in Präsenz in der Schweiz stattfinden. sches Klimamanagement« die Erfassung, Greenhouse Gas Protocol und
Nachdem Daniel Erdmann, Referent Tech- Vermeidung und aktive Minderung relevanter ISO 14064
nik und Wirtschaft des ZVEH und Thomas Emissionsquellen der gesamten Wertschöp-
Bürkle, Vizepräsident des ZVEH und Spre- fungskette und des Lieferkettenmanage- Zur Erkennung der bestehenden Emissions-
cher des Bereichs Elektromaschinenbau im ments. Studien zeigen, dass trotz Kosten der quellen eines Unternehmens ist die detaillier-
Fachbereich Technik die anwesenden Kolle- Nutzen eines Klimamanagements letztend- te Unterscheidung direkter und indirekter
ginnen und Kollegen begrüßt hatten, legte lich überwiegt. Emissionsquellen von großer Bedeutung.
man auch gleich los mit einem kompakten Auch kleine und mittlere Unternehmen Das »Greenhouse Gas Protocol« (GHG Proto-
Programm aus 14 Vorträgen, die jeweils etwa (KMU) sollten jetzt ins Klimamanagement col) ist hierfür der meistgenutzte Methoden-
30 Minuten dauerten. mit einer Nachhaltigkeitsstrategie einsteigen. standard. Dieses Protokoll definiert die
6 ema 6.2021
FACHTAGUNG
Grundsätze der Relevanz, Vollständigkeit, und Kommunen ihre Umweltdaten wie THG- Induktionsmotoren, beispielsweise
Konsistenz, Transparenz und Genauigkeit. Emissionen oder den Wasserverbrauch ver- •• kleinere Motoren mit einer Leistung zwi-
Daneben gibt es Bestrebungen der Normie- öffentlichen. WWF als eine der größten inter- schen 120 W und 750 W
rungsinstitutionen DIN und ISO, Standards nationalen Natur- und Umweltschutzorgani- •• größere Motoren mit einer Leistung zwi-
zu etablieren. Als Grundlage für das Berech- sationen setzt sich in Deutschland seit 2006 schen 375 kW und 1000 kW
nen und Verifizieren des CO2-Fußabdrucks verstärkt für eine Vereinheitlichung der un- •• 60-Hz-Motoren
eines Unternehmens kann die international ternehmerischen Klimaberichterstattung ein. •• achtpolige Motoren und Einphasenmoto-
anerkannte Umweltmanagementnorm ISO ren (erst ab Juli 2023).
14064 herangezogen werden. Energieeinsparung bei Elektro- Darüber hinaus wird das Anforderungsni-
motoren veau steigen, da Dreiphasenmotoren mit ei-
Direkte und indirekte Emissionsquellen ner Nennausgangsleistung zwischen 0,75 kW
Bei der Kategorisierung des CO2-Fußab- Wie auch andere Referenten wies Ralf Weber und höchstens 1 000 kW bis Juli 2021 das
drucks ist besonders die Einteilung der Emis- von ABB in seinem Vortrag über Anforderun- Effizienzniveau der Klasse IE3 erreichen
sionen in drei sogenannte »Scopes« relevant. gen zur Energieeffizienz auf die Auswirkun- müssen. Motoren mit einer Leistung zwi-
Während Scope 1 alle direkten, das heißt gen auf den Kilmaschutz und die neuen Vor- schen 75 kW und 200 kW müssen ab Juli
selbst durch Verbrennung in eigenen Anla- gaben der EU-Richtlinie für energieverbrau- 2023 das Effizienzniveau der Klasse IE4 er-
gen erzeugten, Emissionen umfasst, werden chende bzw. energiebezogene Produkte reichen.
mit Scope 2 alle Emissionen beschrieben, (Ökodesignrichtlinie) hin (Bild 1). Die Verordnung enthält außerdem Vor-
die mit eingekaufter Energie (z. B. Elektrizität, In der EU sind etwa acht Milliarden Elek schriften für die Effizienz von Drehzahlrege-
Fernwärme) verbunden sind. Scope 3 wiede- tromotoren im Einsatz, die fast 50 % des in lungen, für die ebenso – wie für Motoren –
rum umfasst die indirekten Treibhausgas- der EU erzeugten Stroms »verbrauchen«. Ein Informationsanforderungen gelten, z. B. in
emissionen (z. B. durch Geschäftsreisen Elektromotor wird in der Regel definiert als Bezug auf die Effizienz bei verschiedenen
oder durch gekaufte Waren und Dienstleis- ein Gerät, das elektrische Energie in mecha- durch Drehzahl und Drehmoment definier-
tungen). nische Rotationsenergie (in Form von Dreh- ten Betriebspunkten. Dies wird Ingenieuren
Das vom Bundesministerium für Umwelt, moment und Drehzahl) umwandelt. Mit einer dabei helfen, die Effizienz ganzer Systeme zu
Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit großen Vielfalt an Technologien, Anwendun- optimieren. Je nach Leistung und Verwen-
(BMUB) geförderte Gemeinschaftsprojekt gen und Größen, von kleinen Motoren für dung kann ein effizienterer Motor über seine
des »World Wide Fund for Nature« (WWF) den Betrieb von Kühlventilatoren in Compu- Lebensdauer Einsparungen von einigen we-
Deutschland und dem »Carbon Disclosure tern bis hin zu sehr großen Motoren mit meh- nigen Euro bis hin zu mehreren Zehntausend
Project« (CDP) bietet seit 2014 deutschland- reren 10 MW Leistung, ist der Bereich ist Euro bewirken.
weit Veranstaltungen zur Unterstützung und sehr verschiedenartig. Im Rahmen der geltenden Verordnung
zum Austausch rund um die Themen CO2- Die derzeit geltende Verordnung wird mit führte die Verwendung effizienterer Motoren
Fußabdruck und Klimareporting an. Dane- Wirkung zum 1. Juli 2021 durch die Verord- bis 2020 jährlich zu Energieeinsparungen in
ben wurden verschiedene Publikationen er- nung (EU) 2019/1781 zur Festlegung von Höhe von 57 TWh. Unter Berücksichtigung
arbeitet, die Unternehmen den Einstieg in Ökodesign-Anforderungen an Elektromoto- der Gesamtwirkung der überarbeiteten Ver-
das Klimamanagement erleichtern. ren und Drehzahlregelungen aufgehoben ordnung werden die jährlichen Einsparungen
CDP ist eine internationale Non-Profit-Or- und ersetzt. Die neuen Vorschriften gelten ab bis 2030 auf 110 TWh ansteigen, was dem
ganisation mit dem Ziel, dass Unternehmen dann auch für mehrere bisher nicht erfasste Stromverbrauch der Niederlande entspricht.
ema 6.2021 7
FACHTAGUNG
—
EU-Verordnung zu Öko-Design Anforderungen
EU-Verordnung zu Öko-Design-Anforderungen
Verordnung der Kommission EU 2019/1781 legt neue Anforderungen für Elektromotoren fest
Verordnung der Kommission EU 2019/1781 legt neue Anforderungen für Elektromotoren fest
Aktuelle Verordnung für Schritt 1: Ab dem 01.07.2021 Schritt 2: Ab dem 01.07.2023
Elektromotoren (Ergänzungen zu Schritt 1)
• Drehstrommotoren bis 375 kW • Drehstrommotoren bis 1000 kW • Drehstrommotoren bis 1000 kW
• Min. IE3 (direkt am Netz) • Min. IE3 (direkt am Netz) • Min. IE4 (direkt am Netz) 75 – 200 kW
• Min. IE2 + Frequenzumrichter • Min. IE3 + Frequenzumrichter • Min. IE3 + Frequenzumrichter
Quelle: ABB
Abbildung 1: Aktuelle Verordnung bis 30.06.2021 Abbildung 2: Schritt 1 ab dem 01.07.2021 Abbildung 3: Schritt 2 Einführung von IE4
Die Welt wird grün…
➜➜Bild 1: Die kommenden Schritte gemäß der Öko-Design-Verordnung der EU
May 5, 2021 Slide 3
Dies bedeutet, dass jährlich 40 Millionen Im Fokus: der Synchronreluk- rig und erhöht so die Lagerzuverlässigkeit.
Tonnen CO2-Emissionen vermieden und die tanzmotor Darüber hinaus liegt der Anstieg der Wick-
jährlichen Energiekosten der Haushalte und lungstemperatur bei einem IE4-Synchronre-
der Industrie in der EU bis 2030 um rund 20 Kernstück des Antriebspaketes dieser Ma- luktanzmotor deutlich unter Klasse B. Durch
Milliarden Euro sinken werden. schine ist ein magnetloser Motor, der die An- diese Faktoren steigt die Zuverlässigkeit der
forderungen der Wirkungsgradklasse IE4 er- Motoren auf ein neues Niveau und es wird
Wie konstruiert man einen IE5- füllt. Nachgewiesenermaßen sind die Ener- ein kontinuierlich laufender Prozess sicher-
Motor? gieeinsparungen bei Pumpen und Lüftern gestellt.
mit Drehzahlregelungen am Höchsten. Hin- Synchronreluktanzmotoren verbinden ei-
Gregor Dietz aus dem Hause SEW-Eurodrive zu kommt die hervorragende Effizienz der nen innovativen Rotor mit konventioneller
sprach über Motordesign und wie es gelingt, Synchronmotorentechnik im Teillastbereich. Statortechnik. Sie erhalten die Leistung eines
einen Motor noch energiesparender zu ma- Für den Einsatz von nichtnetzanlauffähigen Permanentmagnetmotors und die Kosteneffi-
chen. Ganz einfach: man reduziert die Ver- Reluktanzmotoren sind allerdings zusätzlich zienz, Einfachheit und Wartungsfreundlich-
luste! Das gelingt, wenn man beispielsweise Frequenzumrichter notwendig. keit eines Asynchronmotors. IE4-Antriebspa-
bei den stromabhängigen Verlusten (PV = Im Gegensatz zu anderen IE4-Motoren kete bestehen aus einem Synchronreluk-
I2∙R) den Leiterquerschnitt vergrößert und im mit Permanentmagneten orientieren sich die tanzmotor mit dazu passendem Frequenz-
klassischen Kurzschlussläufer Kupfer (elek meisten IE4-Synchronreluktanzmotoren an umrichter.
trische Leitfähigkeit κ≥ 56m/[Ω∙mm2]) statt den von CENELEC harmonisierten Kombina- Die Idee ist einfach: ABB kombiniert die
Aluminium (elektrische Leitfähigkeit κ= 36m/ tionen aus Baugröße und Leistung. Das be- konventionelle, bewährte Stator-Technologie
[Ω∙mm2]) verwendet. deutet, die Nachrüstung auf die höchste Effi- und ein komplett neues, innovatives Rotor-
Eisenverluste sind von der Spannung, der zienzstufe ist einfach, ohne mechanische design mit der führenden Industrial-Drive-
Frequenz und der Permeabilität der verwen- Änderungen möglich, so dass die Amortisie- Umrichtertechnologie und anwendungsspe-
deten Elektrobleche abhängig. Hier kommen rungszeit der Gesamtinvestition sehr kurz ist. zifischer Software. Abschließend wird das
für gute Wirkungsgrade Reluktanzmotoren Erstmals braucht man bei einer gegebenen Gesamtpaket für Pumpen- und Lüfteranwen-
zum Einsatz. Da sie im Läufer weder eine Ausgangsleistung im Hinblick auf den kom- dungen optimiert.
Aluminium- noch eine Kupferwicklung besit- binierten Energieverbrauch von Motor und Der neue Rotor hat keine Magnete und
zen, treten da auch keine Stromwärmever- Frequenzumrichter nicht mehr zu raten. Der keine Wicklungen (Bild 2). Dadurch entste-
luste in Erscheinung. Die synchrone Dreh- Wirkungsgrad des Pakets aus Motor und Fre- hen weniger Verluste – der Motor bleibt kühl.
zahl sorgt zusätzlich dafür, dass auch keine quenzumrichter wird zum Nachweis der Effi- Als Ergebnis erhalten sie die Stufe IE4, Su-
Spannungen in die Läuferbleche induziert zienz durch Messung ermittelt. Beim Effizi- per-Premium-Effizienz. Das bedeutet einen
werden. Es gibt also auch keine Ummagneti- enzvergleich verschiedener Alternativen niedrigen Energieverbrauch, speziell im Teil-
sierungs- (Hysterese-) und Wirbelstromver- muss sichergestellt sein, dass die Effizienz- lastbetrieb mit Drehzahlregelung.
luste. Die geringere Verlustleistung insge- werte für das Gesamtpaket und alle genutz-
samt zieht konsequenterweise ein neues ten Drehzahlen betrachtet werden. Höchste Zuverlässigkeit minimiert Still-
Lüfterdesign nach sich, mit der Folge, dass standszeiten
auch die drehzahlabhängigen Reibungsver- Unübertroffene Zuverlässigkeit IE4-Synchronreluktanzmotoren zeichnen
luste kleiner und Motorengeräusche redu- Der außergewöhnlich kühl laufende Rotor sich durch sehr geringe Wicklungstempera-
ziert werden. hält die Temperatur der Motorlager sehr nied- turen aus. Dieser Vorteil erhöht die Zuverläs-
8 ema 6.2021FACHTAGUNG
sigkeit und die Lebensdauer der Wicklung. nalen Elektrotechnischen Kommission (IEC)
Eine Erhöhung der Wicklungstemperatur von festgelegt wurden. Die Motoren bieten An-
10 K – so sagt die Faustformel – halbiert die wendern daher die Möglichkeit, den Energie-
Lebenserwartung der Maschine. Wichtiger verbrauch und die CO2-Emissionen zu sen-
noch ist, dass der kühl laufende Synchronre- ken und gleichzeitig von einer höheren Pro-
Quelle: ABB
luktanzrotor die Lagertemperatur erheblich duktivität und geringeren Lebenszyklus-Kos-
vermindert – dies ist ein wichtiger Faktor, ten zu profitieren.
denn Lagerschäden verursachen etwa 70 % Weitere Vorteile der IE5-SynRM-Motoren
der ungeplanten Motorausfälle. Auch wenn sind die niedrigeren Lager- und Wicklungs-
ein Lager ausgetauscht werden muss, sind temperaturen, die für höhere Zuverlässigkeit
keine magnetischen Kräfte im Spiel, wie bei und längere Lebensdauer sorgen. Mit dieser
einem Permanentmagnetmotor – damit ist Konstruktion werden auch die Motorenge-
➜➜Bild 2: Flusssperrenschnitt eines Synchron-
der Lagertausch genauso schnell und ein- reluktanzmotors räusche reduziert, wodurch ein angenehme-
fach, wie bei einem Asynchronmotor durch- res Arbeitsumfeld geschaffen wird.
führbar. Die neuen Motoren eignen sich für den
•• Sie enthält alle für die Programmierung Einsatz in zahlreichen anspruchsvollen In-
Motor-Highlights: des Antriebs erforderlichen Informationen dustrieanwendungen und ermöglichen bei
•• Motoren erfüllen die IE4-Effizienzstufen und kann auf einfache Weise vor Ort in ei- jeder Geschwindigkeit eine präzise Steue-
gemäß IEC 60034-30-1. nem neuen Umrichter installiert werden. rung und hohe Effizienz – gerade bei Teillas-
•• Unübertroffene Zuverlässigkeit durch sehr •• Treibt jeden Motor an – derselbe Antrieb ten. Sie sind daher eine ideale Alternative zu
niedrige Wicklungs- und Lagertemperatu- kann Asynchron-, Permanentmagnet- und herkömmlichen Asynchronmotoren in Pum-
ren. Synchronreluktanzmotoren antreiben und pen, Lüftern und Kompressoren sowie für
•• Gleiche Leistung und Baugrößenkombina- bei Bedarf auch bei anderen Motoren ein- komplexere Anwendungen wie Extrusions-
tionen erlauben den Austausch von Stan- gesetzt werden. maschinen, Mischaggregate, Winden und
dard-Asynchronmotoren. •• Schlanke Bauform – der Umrichter benö- Förderanlagen. Asynchronmotoren können
•• Gleiche Ersatzteile, einfach zu bestellen tigt wenig Platz im Schaltschrank. problemlos durch IE5-SynRM-Motoren aus-
und auszutauschen, günstige Lagerhal- •• Direkte Drehmomentregelung – präzise getauscht werden, da sie dieselbe Größe und
tung. Regelung, die auch ohne Rückführgeräte Ausgangsleistung aufweisen. Mechanische
•• Keine Magnete, kein Käfigläufer – was und Inkrementalgeber die Produktqualität, Änderungen sind somit nicht erforderlich.
nicht vorhanden ist, kann auch nicht ka- Produktivität und Zuverlässigkeit erhöht. IE5-SynRM-Motoren erfüllen die Anforde-
puttgehen. rungen der Effizienzklasse gemäß IEC TS
•• Wartung mit der von Asynchronmotoren Fazit 60034-30-2 und sind in den Baugrößen IEC
vergleichbar – wartungsfreundlich. 132-315 mit einer Ausgangsleistung von
SynRM-Motoren von ABB verfügen über die 5,5…315 kW erhältlich. Sie können als Kom-
Frequenzumrichter-Highlights: höchste Energieeffizienz-Klassifizierung IE5 ponenten eines hocheffizienten Motor-Um-
•• Die Inbetriebnahme ist so einfach wie bei und weisen im Vergleich zu IE2-Motoren bis richterpakets mit drehzahlgeregelten Antrie-
Asynchronmotoren – einfach nur die Para- zu 50 % geringere Energieverluste auf. Kun- ben von ABB eingesetzt werden.
meter des Motortypenschilds eingeben, den können damit die Energieeffizienz und In einem zweiten Teil des Nachberichts zur
wie bei jedem normalen Asynchronmotor. Zuverlässigkeit erhöhen sowie die Nachhal- EMA-Tagung gehen wir auf Themen im Be-
•• Die abgestimmten Antriebseinstellungen tigkeit verbessern. Die Motoren erfüllen nun reich des Verbands und weitere Beiträge ein.
können in einer Memory-Unit gespeichert die Kriterien der neuen Ultra-Premium-Ener-
werden. gieeffizienzklasse IE5, die von der Internatio- (wird fortgesetzt)
Wir bewegen was!
Vertrieb, Reparatur und Service für
■ Getriebemotoren ■ Industriebremsen ■ Kupplungen
■ Frequenzumrichter ■ Pumpentechnik
Standort Großburgwedel Standort Hamburg Standort Bremerhaven www.steinlen.de
Tel. 05139 8070-0 Tel. 040 73203-07/08 Tel. 0471 97201-0
ema 6.2021
STE_Anz_EMA_178x62_apr18.indd 1 24.04.18 09:50 9Sie können auch lesen
