O+P Fluidtechnik 9/2017

ANTRIEBE
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED
2-2
Tabelle: Ermittlung der Lebenszykluskosten für einen
exemplarischen Einsatzfall (Lastmasse 15 kg, Hub
200 mm, vertikal, Haltezeit 2 s, 200 Zyklen/Stunde)
Pneumatischer
Antrieb
Elektromechanischer
Antrieb
Entstehungskosten (einmalig) 13,9 % 78,1 %
Beschaffung 9,7 % 71,8 %
Installation 2,1 % 2,1 %
Inbetriebnahme 2,1 % 4,2 %
Betriebskosten ( jährlich) 6,2 % 4,4 %
Wartung & Inspektion 2,1 % 2,1 %
Geplante Instandsetzung 2,1 % 2,1 %
Energie-/Druckluftkosten 2,0 % 0,2 %
Verwertungskosten (einmalig) 4,2 % 4,2 %
Demontage &
Außerbetriebnahme 4,2 % 4,2 %
Summe TCO (normiert) 43,2 %€ 100 %
TCO des elektromechanischen Antriebs normierten Werte für
einen bestimmten Lastfall, wie sie im Projekt ermittelt wurden.
Hierbei wurde ein Lastfall mit 200 Zyklen pro Stunde bei 2000
Arbeitsstunden im Jahr betrachtet. Der Hub beträgt 200 mm in
vertikaler Richtung bei 2 s Haltezeit in jeder Endlage. Zur Berechnung
der Arbeitskosten wurde ein Stundensatz von 45 Euro
angenommen. Weiterhin wurde die Lebensdauer der Antriebe
auf fünf Jahre bei einem Zinssatz von 6 % festgelegt. Die hier im
Gegensatz zu Tabelle 2-1 fehlenden Kostenstellen wurden als
für beide Antriebstechnologien gleich angenommen und sind
so stark vom Anwender abhängig, dass eine Berücksichtigung
2-2
2.2
1,4
1,4
1,2
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Beispielhafter Vergleich der TCO für zwei Lastfälle
Beispielhafter Vergleich der TCO für zwei Lastfälle
Fall 1 EM
Fall 1 PN Fall 2 EM Fall 2 PN Fall 2 PN groß
Fall 1 EM Fall 1 PN Fall 2 EM Fall 2 PN Fall 2 PN groß
Fall 1: 200 mm vertikaler Hub, 2000 h/a, 400 Zyklen/Stunde, 2 s Haltezeit
Fall 2: 800 mm horizontaler Hub, 4000 h/a, 600 Zyklen/Stunde, kein Halten
nicht sinnvoll erscheint. Die Netzinfrastrukturkosten für das
Druckluftnetz sowie die Raumkosten für die Drucklufterzeugung
wurden wie zuvor beschrieben in die Druckluftkosten, also
die Energiekosten für den pneumatischen Antrieb, mit einbezogen.
Als durchschnittliche Kosten für einen Normkubikmeter
Luft, der auf einen absoluten Betriebsdruck von 7 bar verdichtet
wird, wurden 0,02 Euro angenommen. Die Berechnung der
Energiekosten beruht auf einem durchschnittlichen Preis von
0,15 Euro/kWh el
, wie er für industrielle Verbraucher üblich ist
[BDE14].
Zu sehen ist, dass die Anschaffungskosten des pneumatischen
Antriebs (in diesem Fall ein Standardzylinder mit 32 mm Kolbendurchmesser
und 200 mm Hub inklusive eines 5/2-Wege-Standardventils
und der notwendigen sonstigen Peripherie) sehr viel
niedriger sind als die des elektromechanischen Antriebs (hier ein
Antrieb mit Kugelgewindetrieb und Gleichstrom-Schrittmotor
inklusive Controller und sonstiger Peripherie). Dies gleicht die
deutlich höheren Energiekosten über die Lebensdauer mehr als
aus, so dass die TCO des pneumatischen Antriebs im betrachteten
Fall um ca. 57 % unter denen des elektromechanischen
Antriebs liegen.
Bild 2-2 zeigt einen Vergleich der normierten Lebenszykluskosten
von pneumatischen und elektromechanischen Antrieben für
zwei weitere Lastfälle. Angenommen wird wiederum eine Abschreibungs-
und Lebensdauer der Antriebe von fünf Jahren bei
einem Zinssatz von 6 %. Die beiden Lastfälle beschreiben jeweils
eine typische Anwendung der Antriebe. Für den zweiten Lastfall
wurden zwei verschiedene pneumatische Systeme betrachtet.
Zunächst ein gut dimensioniertes System, bei dem ein Zylinder
mit einem Kolbendurchmesser von 32 mm eingesetzt wurde.
Weiterhin wurde ein übermäßig sicher ausgelegtes System mit
einem Kolbendurchmesser von 50 mm betrachtet, hier als „Fall 2
PN groß“ bezeichnet.
FALL 1:
200mm vertikaler Hub,
2000 h/a, 400 Zyklen/
Stunde, 2 s Haltezeit
FALL 2:
800mm horizontaler Hub,
4000 h/a, 600 Zyklen/
Stunde, kein Halten
■ Anschaffung
■ Energie (5 Jahre)
■ Installation, Recycling,
Wartung
48 O+P Fluidtechnik 9/2017
Anschaffung
Energie (5 Jahre)
Installation, Recycling, Wartung