antriebstechnikk 3/2016

ELEKTROMOTOREN
01 Hauptkomponenten
des
energieeffizienten
Systembaukastens
02 Der itsowl-IASI Demonstrator belegt die Energieeinsparungen des Systembaukastens
„Komponenten des IASI-
Baukastens sind kompatibel
zu marktüblichen Lösungen“
Prof. Dr. Holger Borcherding
einsparen. Der tatsächliche Wert hängt von
der Baugröße der Motoren und insbesondere
von der Anwendung ab. Bei der Netzrückspeisung
ist generatorische Energie
notwendig. Fehlt diese, ist keine Energieeinsparung
möglich. Bei Hubanwendungen
können jedoch in vielen Fällen 30 % der
Energie durch Netzrückspeisung wieder genutzt
werden.
Geberlose MPPA-Regelungen für Synchronmotoren
sind besonders bei dynamischen
Anwendungen vorteilhaft, in denen
Standardantriebe mit Asynchronmaschinen
wegen der Maschinenzeitkonstanten mit zu
hohem Blindstrom betrieben werden müssen.
Dort sind Energieeinsparungen bis zu
20 % möglich. Die energieeffiziente Bewegungssteuerung
beruht auf Verlustkennlinien
feldern der jeweiligen Förderer. Die
Kennlinienfelder können vorab ermittelt
oder im Betrieb geschätzt werden. Ein
Mehr größenoptimierer berechnet dann vor
Beginn eines Bewegungszyklus das energieoptimalste
Bewegungsprofil und stellt es
der SPS zur Verfügung. Im Vergleich zu Trapez-Bewegungsprofilen
lassen bis zu 15 %
zusätzlich einsparen. Das Energie-Management
ist eine weitere Maßnahme, durch die
sich der Anlagen-Energieverbrauch verringert.
Durch Beobachtung des Verbrauchsverhaltens
und gezielte Einflussnahme im
Zeitbereich können zusätzlich bis zu 15 %
eingespart werden.
Viele Funktionen, wie das Energie-Monitoring,
sind prinzipiell mit wenig Aufwand
nachrüstbar, so dass auch ein Retro-Fit sinnvoll
möglich ist. Die meisten Hauptfunktionen
wie z. B. die geberlosen Regelungen
können kostengünstig mit Standard-
Antriebsumrichtern umgesetzt werden. Die
Mehrkosten der Motoren sind auch eher
gering, da Konstruktionsteile von Standard-
Asynchronmotoren verwendet werden
können. Daher ist zu erwarten, dass die
Amortisationszeiten unter der bisherigen
„Schmerzgrenze“ von zwei Jahren liegen
werden. Die Energieeinsparung des Systembaukastens
belegt ein Demonstrator, in
dem die meisten Hauptfunktionen im Vergleich
zu aktueller Technik gezeigt werden.
Er besteht aus mehreren horizontalen Bandförderern
sowie zwei Hubwerken, Standard-
Antrieben für den Vergleich sowie Permanentmagnet-Synchronmotoren
(PMSM) mit
geberloser Regelung aus dem Baukasten.
Für alle Antriebe werden die Energie verbräuche
in Echtzeit gemessen und in der
Visualisierung zur Anzeige gebracht. Als
Lasten werden drei 25 kg schwere Metallblöcke
verwendet und damit die Belastung
durch Behälter simuliert. Der direkte Vergleich
des Energieverbrauchs Alt-Neu zeigt,
dass die Horizontalachsen 20 % und die
Hubachsen 40 % weniger Energie benötigen.
Bei den Hubachsen entfallen jeweils
die Hälfte der Energieeinsparung auf die
Motoren und die Netzrückspeisung.
Mehr als erwartet
Das Projekt Itsowl-IASI hat als Projektziel
definiert, in einem Referenz-Intralogistiksystem
mindestens 15 % elektrische Energie
einzusparen, ohne die Lebenszykluskosten
zu erhöhen. Die bisherigen Messergebnisse
der Energieeffizienzmotoren und -regelungen
zeigen eine etwa doppelt so hohe Energieeinsparung.
Für die Restlaufzeit des Projektes
ist geplant, die Energieeinsparung
weiterer Hauptfunktionen zu ermitteln. Es
ist zu erwarten, dass 40 bis 50 % Energieeinsparung
durch den Systembaukasten
darstellbar sind.
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt
wird mit Mitteln des Bundesministeriums
für Bildung und Forschung (BMBF)
im Rahmen des Spitzenclusters „Intelligente
Technische Systeme Ostwestfalenlippe (It´s
OWL)“ gefördert und vom Projektträger
Karlsruhe (PTKA) betreut.
www.lenze.com
www.its-owl.de
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