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1 Fachverband Gebäude-Klima e. V. Der neue technische Standard EN 50598: Definierte Effizienzklassen für Frequenzumrichter und Motorenkombinationen Tobias Dietz, Verkaufsdirektor Danfoss Drives Berlin, 14./15. April 2016 Der neue technische Standard EN 50598, 1 Tobias Dietz

2 Der neue technische Standard EN 50598: Definierte Effizienzklassen für Frequenzumrichter und Motorenkombinationen IEC/EN Motoren am Netz EN Bedeutung und Auswirkung für Frequenzumrichter und Motorkombinationen Antriebe im Vergleich Der neue technische Standard EN 50598, 2 Tobias Dietz

3 Europäische Kommission Ecodesign Ecodesign Direktive 2009/125/EC Auch ErP (Energy Related Products) genannt. Ersetzt (Energy Using Products) Direktive. Die Ecodesign Direktive ist der gesetzliche Rahmen in Europa zur Reduzierung des Energiebedarfs von Produkten Produkt Verordnung (Gesetz) Verordnung 640/2009/EC Motor MEPS Verordnung In Vorbereitung VSD MEPS Konkrete Maßnahme erlangen durch Verordnungen Gesetzeskraft Technische Details der Verordnungen beruhen oft auf technischen Standards (Normen) Norm bzw. Standard (Freiwillig) Standard IEC/EN Standard EN In die Gesetze werden nur Teile der Standards übernommen! Verordnungen schreiben einzuhaltende Mindestwirkungsgrade fest (Englisch: Minimum Efficiency Performance Standards) 3 Der neue technische Standard EN 50598

4 Europäische Kommission Ecodesign Ecodesign Direktive 2009/125/EC Auch ErP (Energy Related Products) genannt. Ersetzt (Energy Using Products) Direktive. Die Ecodesign Direktive ist der gesetzliche Rahmen in Europa zur Reduzierung des Energiebedarfs von Produkten Produkt Verordnung (Gesetz) Verordnung 640/2009/EC Motor MEPS Verordnung In Vorbereitung VSD MEPS Konkrete Maßnahme erlangen durch Verordnungen Gesetzeskraft Technische Details der Verordnungen beruhen oft auf technischen Standards (Normen) Norm bzw. Standard (Freiwillig) Standard IEC/EN Standard EN In die Gesetze werden nur Teile der Standards übernommen! Verordnungen schreiben einzuhaltende Mindestwirkungsgrade fest (Englisch: Minimum Efficiency Performance Standards) 4 Der neue technische Standard EN 50598

5 Drehstromasynchronmotor am FU Technologie - Höhere Wirkungsgrade durch mehr aktives Material IE3 und IE4 erreichbar Vorteile - Robust und bewährt / Direkter Anlauf am Netz Nachteile - Höhere IE Klassen bauen größer/länger als IE 2 Umrichter Betrieb - Zuverlässig PM-Motor am Frequenzumrichter Technologie - Magnete im Rotor: IPM - Magnete auf dem Rotor: SPM - IE4/5 erreichbar Vorteile - Keine Verluste im Rotor Nachteile - Aktuell pro FU ein Motor möglich Umrichter Betrieb - Benötigt geeignetes Regelverfahren Synchronreluktanzmotor am FU Technologie - Rotordesign führt den mag. Fluss und erzeugt Reluktanzmoment IE3 und IE4 erreichbar Vorteile - Hoher Wirkungsgrad, auch im Teillastbereich Nachteile - Schlechter cos φ (eventuell größerer FU) Umrichter Betrieb - Benötigt geeignetes Regelverfahren 5 Der neue technische Standard EN 50598

6 IEC/EN Motoren am Netz Definiert Wirkungsgradklassen IE1-IE4 für Motoren, die an sinusförmiger Spannung anlaufen und betrieben werden Die Klassen sind unabhängig von der Motortechnologie (z.b. PM- oder Drehstromasynchronmotor) IEC/EN IE-Klassen für Motoren IE-Klasse wird im Nennpunkt definiert Wirkungsgrade für 50% und 75% Drehmoment müssen in der Dokumentation angegeben werden 6 Der neue technische Standard EN 50598

7 Scope der EU MEPS Ecodesign für Motoren Die Verordnung (EG) 640/2009 und deren Ergänzung (EU) 4/2014 definiert MEPS für Elektromotoren IEC/EN IE-Klassen für Motoren Betroffen sind die meisten Motoren die folgende Kriterien erfüllen: Leistungsbereich kw Nennspannung bis 1000 V (3~) Betriebsart S1 oder S3 (ED > 80%) 2 bis 6 Pole Aufstellhöhe bis 4000 m Umgebungstemperatur bis 60 C Umgebungstemperatur bis -30 C bzw. 0 C für Wasser gekühlte Motoren 7 Der neue technische Standard EN 50598

8 Zeitplan der MEPS Einführung Motoren Termin Leistung MEPS MEPS Alternative , kw IE ,75 5,5 kw IE2-7,5 375 kw IE3 IE2 + Umrichter , kw IE3 IE2 + Umrichter Die Verordnung (EG) Nr. 640/2009 legt fest, ab welchem Zeitpunkt in der EU nur noch Motoren mit einem Mindestwirkungsgrad in Verkehr gebracht werden dürfen: Seit müssen Kennzeichnungen auf IE2-Motoren auf den vorgeschriebenen Betrieb mit Frequenzumrichter hinweisen. IE/IES-Klassen für Umrichter und Umrichter + Motor gemäß EN sind NICHT relevant für die Alternative IE2 + Umrichter 8 Der neue technische Standard EN 50598

9 Europäische Kommission Ecodesign Ecodesign Direktive 2009/125/EC Auch ErP (Energy Related Products) genannt. Ersetzt (Energy Using Products) Direktive. Die Ecodesign Direktive ist der gesetzliche Rahmen in Europa zur Reduzierung des Energiebedarfs von Produkten Produkt Verordnung (Gesetz) Verordnung 640/2009/EC Motor MEPS Verordnung In Vorbereitung VSD MEPS Konkrete Maßnahme erlangen durch Verordnungen Gesetzeskraft Technische Details der Verordnungen beruhen oft auf technischen Standards (Normen) Norm bzw. Standard (Freiwillig) Standard IEC/EN Standard EN In die Gesetze werden nur Teile der Standards übernommen! Verordnungen schreiben einzuhaltende Mindestwirkungsgrade fest (Englisch: Minimum Efficiency Performance Standards) 9 Der neue technische Standard EN 50598

10 Definitionen gemäß EN Erweitertes Produkt Motorsystem Antriebssystme(PDS) Vollständiges Antriebsgerät (CDM) Anwendung Netz & Zuleitung Lastmaschine Einspeiseabschnitt Hilfseinrichtungen Antriebsgrundmodul (BDM) Übersetzung (Frequenzumrichter (FU)) Motorstarter (Schalter, Sanftanlaufgerät, ) 10 Der neue technische Standard EN 50598

11 Zeitplan & Marktrelevanz Der Standard EN wurde auf Anforderung von Ecodesign erstellt. Die Veröffentlichung erfolgte Ende EN definiert Effizienzklassen für Frequenzumrichter (FU) Frequenzumrichter + Motor Systeme Ecodesign MEPS FU: IE1 erwartet in 2018 (Danfoss wird IE2 erfüllen) FU+Motor: Keine Pläne EN wird in den globalen Standard IEC überführt (Ziel: 2016) 11 Der neue technische Standard EN 50598

12 Definition IE-Klassen FU +25% Verluste IE1 = Referenz -25% Verluste EN IE-Klassen für Umrichter IE-Klasse gemäß EN IE0 Unter technischen Standard IE1 Technischer Standard IE2 Über technischen Standard Verluste der Klasse IE1 wurden als Referenz definiert +25% Verluste IE0-25% Verluste IE2 Wir erwarten, dass bis zur Einführung IE2 als Standard bewertet wird 12 Der neue technische Standard EN 50598

13 Definition IES-Klasse FU+Motor +20% Verluste IES1 = Referenz -20% Verluste EN IES-Klassen für FU+Motor IES-Klasse gemäß EN IES0 Unter technischen Standard IES1 Technischer Standard IES2 Über technischen Standard Verluste der Klasse IES1 wurden als Referenz definiert +20% Verluste IES0-20% Verluste IES2 13 Der neue technische Standard EN 50598

14 Bestimmung IES-Klassen FU+Motor Verluste Motor Verluste FU Verluste FU+Motor IES IES kann nicht aus dem IE-Klassen von Umrichter und Motor abgeleitet werden: IE2 Motor + IE2 FU IES2 IES-Klasse kann anhand der Verluste der Einzelkomponenten (Umrichter und Motor) bestimmt werden Umrichter- und Motorhersteller müssen die Verluste im Nennpunkt angeben 14 Der neue technische Standard EN 50598

15 Beispiele IES-Klasse (7,5 kw System ) Motor A 1045 W Motor A 1045 W Motor B 1065 W + FU A 725 W System A 1770 W + FU B 675 W System B 1710 W + FU A 725 W System C 1790 W Motor leistung IES0 IES1 IES2 3 kw > 1138 W 758 W W < 758 W 4 kw > 1397 W 931 W W < 931 W 5.5 kw > 1754 W 1170 W W < 1170 W 7.5 kw > 2161 W 1441 W W < 1441 W 11 kw > 2851 W 1901 W W < 1901 W 15 kw > 3596 W 2398 W W < 2398 W IES Verluste können gemessen oder berechnet werden Berechnung ermöglicht den Vergleich von Antriebssystemen, die aus Komponenten eines oder mehrerer Hersteller zusammengestellt sind. 15 Der neue technische Standard EN 50598

16 Zusammenfassung & Ausblick IE- und IES-Klassen ermöglichen eine erste Abschätzung der Energieeffizienz von FU und FU+Motor Kombinationen IE- und IES-Klassen ermöglichen keinen detaillierten Vergleich Reale Lastverhältnisse und Herstellertoleranzen müssen berücksichtigt werden Kunden sind bis 2018 NICHT verpflichtet IE/IES Klassen oder Teillastdaten anzugeben Überführung der EN in die IEC wird die Akzeptanz der IE/IES Klassen weltweit erhöhen 16 Der neue technische Standard EN 50598

17 Ecodesign Broschüre Grundlegende Erklärung von Ecodesign Ecodesign Anforderungen für Motoren Frequenzumrichter Frequenzumrichter + Motor Zusammenfassung von Definitionen der relevanten Standards inkl. Details zu Testverfahren Einfluss auf Kundenanwendungen 17 Der neue technische Standard EN 50598

18 Antriebe im Vergleich Beispiel aus der Praxis

19 Einsparpotenzial im Teillastbereich Gegenüber einem DAS-Motor IE2 hat der SymRM-Motor IE4 oder ein PM Motor IE4 Teillastbereich einen besseren Wirkungsgrad 19 Der neue technische Standard EN 50598

20 Systemwirkungsgrad Ventilator im Vergleich Erweitertes Produkt 20 Der neue technische Standard EN 50598

21 DAS-Motor-IE2 / SynRM-Motor IE4 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Anteil der Betriebszeit in % 44% 35% Volumenstrom: m³/h Auslegungsdruck: Pascal Motorleistung: 7,5 kw Energiekosten: 0,18 /kwh Volumenstrom in % 15% 6% Kosten Betriebspunkt 30% Betriebspunkt 50% Betriebspunkt 75% Betriebspunkt 100% Summe: DAS-IE2 860, ,04 956,88 685, ,48 SynRM-IE4 729, ,54 892,26 653, ,74 Einsparung 131,22 121,50 64,62 32,40 349,74 10% Einsparung gegenüber IE2 Motoren 21 Der neue technische Standard EN 50598

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und eine gute Heimreise Der neue technische Standard EN 50598, 22 Tobias Dietz

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