Drehzahlregelung senkt Kosten

Begrenzte Ressourcen und ein weltweit stark steigender Energiebedarf erfordern Maßnahmen, um Energie effizient zu nutzen. Diese werden zukünftig eine Schlüsselrolle spielen, denn sie sind die schnellste, größte und günstigste Möglichkeit, Klima- und auch Ressourcenschutz zu unterstützen. Fachleute gehen davon aus, dass allein in Deutschland eine Energieeffizienzsteigerung von rund 3 % pro Jahr erreicht werden kann – auch durch einen breiteren Einsatz der elektrischen Antriebstechnik.

Doch wie verteilt sich die Verbrauch innerhalb der Anlagen? Die wichtigsten Energieverbraucher im Bereich der Produktion sind Elektromotoren jeglicher Art. In Deutschland arbeiten etwa 30 Mio. Motoren, vom kleinen Hilfsantrieb bis hin zum Verdichterantrieb mit einigen Megawatt Leistung. Dabei ist nur jeder achte dieser Motor drehzahlgeregelt, auch wenn dieser Wert bei Neuanlagen deutlich höher liegt. Indes wurden Drehzahlregelungen meist nur dort eingesetzt, wo es produktionstechnische Vorteile gab, die Produktionslinie oder den Prozess optimal regeln zu können. Nun wandelt sich dieses Bild zunehmend, nicht zuletzt auch durch stark gestiegene und weiter steigende Energiepreise.

Gerade Strömungsmaschinen, wie sie Pumpen und Lüfter darstellen und die in Produktionslinien und bei Nebenprozessen weit verbreitet sind, verhalten sich in ihrer Leistungsaufnahme stark drehzahlabhängig. Bisher waren aufgrund der bisher relativ niedrigen Energiekosten jedoch die Return-On-Investment-Zeiten für Investitionen in energiesparende und damit umweltschonende Drehzahlregelung oft zu lang. Dabei liegen allein bei Pumpenantrieben die Einsparpotenziale durch Drehzahlregelung pro Jahr bei circa 15 Mrd. kWh oder 1,2 Mrd. Euro.

Im Bereich der Strömungsmaschinen ist sicher der kennlinienbedingte Einspareffekt am größten. Energieeinsparungen bei Pumpen und Lüftern können etwa bei halber Drehzahl bis zu drei Viertel der Gesamtleistung betragen. Aber auch Anwendungen mit konstanter Kennlinie bieten einen Einspareffekt. So bieten beispielsweise drehzahlgeregelte Druckluftanlagen ein erhebliches Sparpotential, wenn etwa der Druck in einer Anlage nur um 1 bar abgesenkt werden kann. Hinzu kommen schwerer zu quantifizierende Einsparungen bei der Wartung, und der bei einer Drehzahlregelung enthaltene Sanftanlauf reduziert zusätzlich den Verschließ der Maschinen und Antriebe.

Hersteller von Frequenzumrichtern wie VLT Antriebstechnik gehen heute weiter und bewerben neben den genannten Vorteilen auch die gesenkten Lebenszykluskosten.

Oft sind Frequenzumrichter und anderes elektrisches Equipment in zentralen Schalträumen untergebracht. Diese müssen meist klimatisiert oder belüftet werden. Aber Verluste, die gar nicht erst entstehen, müssen auch nicht beseitigt werden. So kann in vielen Fällen die Investition in eine Klimaanlage deutlich kleiner ausfallen oder gänzlich vermieden werden. Danach sind die Kosten für Betrieb oder Instandhaltung für die gesamte Nutzungszeit deutlich niedriger.

So steht neben den beschriebenen anwendungsspezifischen Einsparmöglichkeiten zunehmend auch der Wirkungsgrad eines Frequenzumrichters im Mittelpunkt der Diskussion. Waren noch vor wenigen Jahren 96 % Wirkungsgrad das Maß aller Dinge, so konnte dieser Wert durch moderne Halbleiter auf 98 % erhöht werden. Für einen Antrieb mit 500 kW, der in drei Schichten genutzt wird und zehn Jahre im Dienst ist, bedeutet das eine theoretisch mögliche Einsparung von bis zu 876 000 kWh. Zum Vergleich: Dieser Wert entspricht dem jährlichen Energieverbrauch von 35 durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalten in Deutschland.

Trotz der Diskussion über die Life Cycle Costs werden auch heute noch Kaufentscheidungen von den Investitionskosten für eine Drehzahlregelung abhängig gemacht. Auch in diesem Bereich kann der Einsatz eines modernen Frequenzumrichters aktiv zur Kostensenkung beitragen.

Rudolf Dürrschmidt VLT Antriebstechnik, Offenbach/M.

Waren noch vor wenigen Jahren 96 % Wirkungsgrad bei Frequenzumrichtern das Maß aller Dinge, so konnte dieser Wert durch moderne Halbleiter auf 98 % erhöht werden. Für einen Antrieb mit 500 kW der in 3 Schichten genutzt wird und 10 Jahre im Dienst ist, bedeutet das eine theoretisch mögliche Einsparung von bis zu 876 000 kWh. Zum Vergleich: Dieser Wert entspricht dem jährlichen Energieverbrauch von 35 durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalten in Deutschland.