Rückspeisefähige Standardantriebe erschließen jetzt ungenutzte Energiespar-Potenziale in industriellen Applikationen schon bei kleinen Leistungen wirtschaftlich.
Das Thema Energieeffizienz für elektrische Antriebe ist nicht neu. So bietet Siemens etwa Motoren, die im Bereich bis 90 kW in Effizienzklassen nach CEMEP eingeteilt werden. Die hocheffizienten EFF1-Motoren zahlen sich besonders in Anwendungen mit langer Einschaltdauer aus. Nichts Neues sind auch Frequenzumrichter, die in Pumpen- und Lüfter-Anwendungen im Vergleich zu mechanischen Regelungen bis zu 50 % Energie einsparen können.
Neu auf dem Markt sind rückspeisefähige Frequenzumrichter im unteren Leistungsbereich von 7,5 kW bis 90 kW. Sie kombinieren moderne Halbleitertechnik mit Schaltlogik zur Efficient-Infeed-Technologie und beherrschen die netzgeführte Energierückspeisung. Sie sparen Energie, sind einfach zu projektieren, schnell installiert und sparen Platz, Kühlaggregate und zusätzliche Komponenten im Energienetz des Betreibers.
Rückspeisefähige Umrichter sind für Betreiber wie Maschinenbauer gleichermaßen interessant, sobald in einer Anwendung Bewegungen mit vielen Geschwindigkeitswechseln oder häufiger Richtungsumkehr auftreten oder wenn Massen elektrisch abgebremst werden müssen. Dies ist etwa bei vielen Förderaufgaben der Fall. Weitere Anwendungen dieser Umrichter sind Pump- oder Hebespeicher oder Windkraftanlagen.
Schon die Projektierung vereinfacht sich: Dimensionierung, Verschaltung und Kühlung von Puls- oder Bremswiderständen entfallen komplett. Entsprechend wird im Schaltschrank der Platz für Bremswiderstand, Netzdrossel und die zugehörigen Anschlüsse eingespart. Auch die thermische Bilanz fällt für Schaltschrank und Betriebsraum bei Rückspeisung sehr viel günstiger aus als beim lokalen Verheizen von Bremsenergie. So kann in vielen Fällen auf eine Klimatisierung verzichtet werden.
Hinzu kommt: Die rückspeisefähigen Leistungsteile mit Efficient-Infeed-Technologie erzeugen kapazitive Blindleistung und kompensieren somit die induktive Blindleistung der meisten anderen Verbraucher. Die Höhe der Blindleistungskompensation liegt bei ungefähr 35 % der Wirkleistung des Umrichters. Wird die Blindleistung reduziert, senkt dies spürbar die Energiekosten.
Efficient-Infeed-Antriebe erzeugen kaum energiereiche Oberwellen und kommen deshalb mit bis zu 20 % weniger Netzstrom aus als andere Antriebe der gleichen Nennleistung. Dadurch helfen die Umrichter bereits im motorischen Betrieb, Energie zu sparen.
Wie viel ein rückspeisefähiger Umrichter an Energiekosten sparen kann, zeigt dieses Beispiel: Berechnet wurde ein Hubantrieb eines Regalbediengeräts mit 22 kW Leistung, mittlerer Laufzeit von 8 h und 450 Schaltspielen pro Tag zum einen für einen Umrichter ohne Rückspeisung, zum anderen für einen Umrichter mit Efficient-Infeed-Technologie.
Das Ergebnis: Die Energiekosten eines Hubantriebs mit Sinamics G120 und der Efficient-Infeed-Technologie, also mit Rückspeisefunktion, reduzieren sich um 1100 Euro pro Jahr gegenüber einem Umrichter ohne Rückspeisung. Das entspricht in diesem Fall einer Reduktion der Energiekosten um 40 %. Ein weiterer positiver Nebeneffekt: die Antriebslösung benötigt 77 % weniger Platz!
Durch besondere Schaltungstechnik sparen die neuen Umrichter gegenüber Umrichtern vergleichbarer Leistung schon im motorischen Betrieb Energiekosten. Hinzu kommt die Einsparung durch die ins Netz zurückgespeiste Bremsenergie. In Verbindung mit den Einsparungen bei Bremswiderstand, Platzbedarf, Engineering, Installation und der induktiven Blindleistungskompensation macht sich das sogar schon bei relativ kleinen Bemessungsleistungen bezahlt – für den Betreiber und für die Umwelt. Die Technologie bietet den Betreibern eine Gewinn bringende Möglichkeit, Energie zu sparen.
Christian Coy, Jutta Pfister Siemens AG, Erlangen
Vorteile innovativer Energierückspeisung
Rückspeisung
- generatorische Energie wird ins Netz zurückgeleitet
- keine Projektierung eines Bremswiderstands notwendig
- Montage, Entwärmung, Verdrahtung und Platzbedarf externer Komponenten entfällt
Geringe Verzerrungsblindleistung
- Stromaufnahme nicht „nadelförmig“ sondern nahezu blockförmig und damit geringere Verzerrungsblindleistung
- führt zu ca. 20 % geringerer Stromaufnahme
- entlastet damit das Energieversorgungssystem
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