AUTOMATISIERUNG » Interview » Schaltschrankbau Nachhaltigkeit im Schaltschrankbau – Energiebedarf senken „Energieeffizienz und Betriebssicherheit sind kein Widerspruch“ IM INTERVIEW Daniel Haag, M.Sc. am IGTE der Universität Stuttgart, und Michael Bautz, Produktmanager Cabinet bei der Friedrich Lütze GmbH Die Zeiten des sorglosen Umgangs mit dem Thema Energie sind vorbei – Energieeffizienz ist sowohl mit Blick auf Kosten als auch Nachhaltigkeit gefragt. Der Schaltschrankbau bietet hier ein großes Potential, wie eine Kooperation von IGTE und Lütze zeigt. Die Erkenntnis ist: Eine Homogenisierung des Schaltschrankklimas verbunden mit der Vermeidung der Überdimensionierung der Kühlung senken den Energiebedarf deutlich – und die Betriebssicherheit ist weiter sichergestellt. Interview: Michael Corban, Chefredakteur KEMKonstruktion|Automation KEMKonstruktion|Automation: Energieeffizienz im Schaltschrankbau – was lässt sich hier bewegen? Michael Bautz (Lütze): Über die letzten Jahre hinweg stand bei energetischen Betrachtungen vor allem das Thema der Betriebssicherheit im Vordergrund. Was naheliegend ist, denn eine stehende Anlage verursacht hohe Kosten. Deswegen wird auch weiterhin ein Fokus auf der Ausfallsicherheit liegen. Insbesondere in der Automobilwelt spielt aber die Energieeffizienz im Sinne der Nachhaltigkeit ebenfalls eine wichtige Rolle – und mehr und mehr rückt das Thema auch im Maschinen- und Anlagenbau sowie in anderen Branchen in den Fokus. Beide Themen lassen sich gut verbinden und damit die Potentiale im Schaltschrankbau heben. Daniel Haag (IGTE, Uni Stuttgart): In Zukunft werden Betriebssicherheit UND Energieeffizienz gleichermaßen gefragt sein, denn alle Unternehmen wollen CO 2 -neutral werden. Und schnell umsetzbare Maßnahmen wie die Optimierung der Druckluftversorgung haben viele bereits realisiert. Der Schaltschrank bietet viel Potential, wie wir an den Beispielen ‚Mehr Nachhaltigkeit mit saisonaler Schaltschrankkühlung‘ und ‚Nachhaltige Schaltschrankkühlung für mehr Betriebssicherheit‘ bereits zeigen konnten. KEMKonstruktion|Automation: Welche Empfehlungen lassen sich aussprechen, um die Betriebssicherheit weiter sicherzustel- Daniel Haag, M.Sc. am Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung (IGTE) der Universität Stuttgart Bild: IGTE »Energieeffizienz im Schaltschrankbereich ist ein guter Hebel, um die Energiewende in Deutschland in der Industrie voranzutreiben.« len und gleichzeitig die Energieeffizienz von Schaltschränken zu erhöhen? Bautz: Wir stellen immer wieder fest, dass allein das Homogenisieren – also das Vermeiden von Luftschichten mit verschiedenen Temperaturen und damit Hotspots im Schaltschrank durch mehr Luftaustausch – schon sehr viel Nutzen bringt. Das ist einer der Gründe für den Einsatz unseres Verdrahtungssystems AirStream gerade im Automobilbau. Ein weiterer wichtiger Punkt betrifft die Auslegung der Kühlgeräte: Da in der Vergangenheit die Betriebssicherheit dominant war, wurde die Schaltschrankkühlung oft überdimensioniert. Eine saubere thermodynamische Betrachtung kann hier Betriebs - sicherheit und Nachhaltigkeit miteinander verbinden. Lütze hat dazu sein Berechnungstool AirTemp überarbeitet und jetzt Version 2.0 für Temperaturbetrachtung und nachhaltiges Klimamanagement im Schaltschrank bereitgestellt (Anm. d. Red.: siehe Kasten ‚Das Berechnungstool AirTemp 2.0‘). Haag: Anders formuliert könnte man auch sagen, dass wir die Betriebssicherheit erhalten – die normalerweise ja gegeben ist –, den Betrieb dabei aber effizienter machen. Um es etwas konkreter zu sagen: Bei einer Kombination von sechs bis sieben Schaltschränken hat man beispielsweise bislang drei Kühlgeräte geplant und stellt nach der Analyse fest, dass eines genügt. Betonen möchte ich an dieser Stelle aber, dass es nicht allein um die Reduzierung der Zahl der Kühlgeräte geht. Um den Betrieb eines Schaltschranks energetisch zu optimieren, gibt es eben eine Reihe von Möglichkeiten – als wichtigste wurde die Homogenisierung genannt. Diese lohnt es umzusetzen. Sind im Anschluss weniger Kühlgeräte erforderlich, zeigt das den Erfolg der Maßnahmen. KEMKonstruktion|Automation: Welche Punkte beeinflussen denn die Energieeffizienz eines Schaltschranks? 34 KEMKonstruktion|Automation » 11 | 2023
Bild: Lütze Mit AirTemp 2.0 können individuell komplexe und praxisnahe Wärmeprognosen für Schaltschränke erstellt werden, die mit dem Verdrahtungssystem AirStream ausgestattet sind. Bautz: Einer die wichtigsten ist der Aufstellort der Anlage – darüber werden die Umgebungsparameter festgelegt. Hinzu kommt die Frage nach der Leistung der Geräte in den Schaltschränken. Naheliegend und ein Problem ist, dass dies immer eine sehr individuelle Betrachtung voraussetzt. Das war mit die Hauptmotivation, das Berechnungstool AirTemp 2.0 zu entwickeln. Mit ihm lässt sich der Zeitaufwand für eben diese individuelle Betrachtung so weit senken, dass sie in der Praxis möglich wird. Damit lässt sich das Energieeffizienz-Potential erschließen, ohne die Betriebssicherheit aus den Augen zu verlieren. KEMKonstruktion|Automation: Muss ich Thermodynamik studiert haben, um das Tool anwenden zu können? Bautz: AirTemp 2.0 ist bewusst so ausgelegt, dass es einfach zu bedienen ist. Strukturiert werden dazu zunächst alle erforderlichen Schaltschrankparameter sowie die verbauten Geräte abgefragt. Im Ergebnis erhält der Anwender so Angaben zu Temperaturen und Temperaturschichtungen und kann sehr schnell bestimmen, welches die effektivsten Maßnahmen für eine bedarfsgerechte Kühlung sind. Es lässt sich also sehr einfach ermitteln, wie sich die Temperaturschichtungen vermeiden lassen – im Rahmen eines individuell angepassten Kühlkonzepts. Oft genügen etwa Lüftermodule wie unser AirBlower, um die Luftschichten aufzulösen und ein homogenes Klima zu erreichen. Wichtig mit Blick auf das Berechnungstool ist, dass wir die Ergebnisse immer wieder mit unseren Praxiserfahrungen abgleichen. Dadurch können wir sicherstellen, dass berechnete Kühlkonzepte auch in der Realität ihre Aufgabe erfüllen. KEMKonstruktion|Automation: Warum spielt die Homogenisierung eine so zentrale Rolle? Quality PLANNING CONCEPT DESIGN & PROCESS TEST PRODUCTION SUPPORT Perfekte Kombination von CAQ & FMEA KEMKonstruktion|Automation » 11 | 2023 35
