Herzlich Willkommen! it s time for tomorrow

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1 Herzlich Willkommen! it s time for tomorrow

2 Energieeffiziente Kleinantriebe sparen Investitions- und Betriebskosten im industriellen Einsatz Referent: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Horz, Geschäftsführer 9. November 2010 Seite 2 it s time for tomorrow

3 Agenda Unternehmensprofil ZEITLAUF Rolle der Antriebstechnik Warum sind Klein- und Hilfsantriebe in den Fokus der Effizienzjäger gerückt? Vier Wege zu energieeffizientem Einsatz von Kleinantrieben Applikationsangepasste Auslegung der Antriebe Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Intelligente Steuerungskonzepte Praxisbeispiel ZEITLAUF Montageanlage Zusammenfassung 9. November 2010 Seite 3 it s time for tomorrow

4 Unternehmensdaten Firmengründung 1957 Inhabergeführtes Unternehmen Systemanbieter für mechatronische Antriebssysteme Kernkompetenzen - Systemauslegung - Getriebeproduktion - Montagetechnik Fakten Umsatz ca. 30 Mio Mitarbeiter, 20 Auszubildende - Produktionsmenge ca Getriebemotoren - Exportanteil ca. 63% Über 50 Jahre Erfahrung im Getriebemotorenbau 9. November 2010 Seite 4 it s time for tomorrow

5 Produktprogramm Stirnradgetriebe zwei Baureihen Leistung bis 250 Watt Untersetzungen bis 2500 : 1 Drehmoment bis max. 30 Nm Planetengetriebe drei Baureihen Leistung bis 750 Watt Untersetzungen bis 3500 : 1 Drehmoment bis max. 125 Nm Winkelgetriebe eine Baureihe Leistung bis 250 Watt Untersetzungen bis 170 : 1 Drehmoment bis max. 35 Nm Hohe Laufruhe und Lebensdauer für erstklassige Antriebslösungen 9. November 2010 Seite 5 it s time for tomorrow

6 Branchenschwerpunkte Wir sind Innovator in den Branchen: Medizintechnik Rehatechnik Türantriebstechnik Schaltgerätetechnik Intralogistik Unser Fokus: Laufruhe, Lebensdauer und Energieeffizienz 9. November 2010 Seite 6 it s time for tomorrow

7 Rolle der Antriebstechnik bei möglichen Energieeinsparungen Stromverbrauch in Deutschland Gesamt Industrie Mit Einführung der IEC wird zukünftig in erheblichem Maße Energie eingespart IEC bezieht sich aber leider nur auf Antriebe >750 W Quelle: BEDW Höhere Energieeffizienz ist die preiswerteste Energiequelle 9. November 2010 Seite 7 it s time for tomorrow

8 Warum sind Klein- und Hilfsantriebe in den Fokus der Effizienzjäger gerückt? 9 10 Millionen Kleinantriebe W (Non-Automotive- und Non-Consumer-Market) werden jährlich gefertigt und zum Einsatz gebracht 20 30% dieser Antriebe laufen im Durchschnitt im Dauerlauf Betrachtet man die heutigen Motoren- und Getriebekonzepte sowie die Antriebsauslegungen, sind diese nicht auf Energieeffizienz ausgelegt Kleinvieh macht auch Mist 9. November 2010 Seite 8 it s time for tomorrow

9 Vier Wege zu energieeffizientem Einsatz von Kleinantrieben Energetisches Einsparungspotenzial 100% 90% Applikationsangepasste Auslegung der Antriebe Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Motoren mit hohem Wirkungsgrad im gesamten Drehzahlbereich Intelligente Steuerungskonzepte zum energieeffizienten Einsatz der Antriebe 60% 15% 15% 10% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 9. November 2010 Seite 9 it s time for tomorrow

10 Applikationsangepasste Auslegung der Antriebe Unsicherheit bei der Antriebsauslegung führt in 80% aller Fälle zu einer Überdimensionierung der Antriebe Drehstrommotor Betrieb der Antriebe im Teillastbereich und damit im Bereich der schlechten Wirkungsgrade Drehmoment [Ncm] Wirkungsgrad [%] Drehzahl [1/min] Wirkungsgrad Drehmoment 9. November 2010 Seite 10 it s time for tomorrow

11 Applikationsangepasste Auslegung der Antriebe Das Potenzial moderner Antriebskonzepte ist sehr oft nicht bekannt Die Auslegung der Antriebe orientiert sich am geringen Anschaffungspreis und nicht an den Life-Cycle-Costs Life-Cycle-Costs Stromkosten Anschaffungskosten Das größte Potenzial zur Geld- und Energieeinsparung liegt in der Auslegung der Antriebe 9. November 2010 Seite 11 it s time for tomorrow

12 Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Untersetzung Messung nach DIN EN ISO 1680 bei LGA QualiTest GmbH, Nürnberg Bedingt durch günstigere Herstellkosten werden im Bereich der typischen Abtriebsdrehzahlen (40 60 min -1 ) vorwiegend Schneckengetriebe eingesetzt Üblicher Wirkungsgrad von Schneckengetrieben Wirkungsgrad [%] Untersetzung [X:1] Getriebe mit abwälzender Verzahnung sind meist zweistufig ausgelegt und daher teurer in der Herstellung % Kegelradgetriebe Schneckengetriebe Planradgetriebe Planetengetriebe Stirnradgetriebe November 2010 Seite 12 it s time for tomorrow

13 Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Gerade gegenüber Schneckengetrieben bieten Planradgetriebe eine Reihe wichtiger Vorteile: Wirkungsgrad Wirkungsgrad in Abhängigkeit der Untersetzung Messung nach DIN EN ISO 1680 bei LGA QualiTest GmbH, Nürnberg ZEITLAUF EtaCrown 75 Üblicher Wirkungsgrad von Schneckengetrieben Wirkungsgrad [%] Untersetzung [X:1] 9. November 2010 Seite 13 it s time for tomorrow

14 Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Gerade gegenüber Schneckengetrieben bieten Planradgetriebe eine Reihe wichtiger Vorteile: Wirkungsgrad Symmetrischer Aufbau 9. November 2010 Seite 14 it s time for tomorrow

15 Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Gerade gegenüber Schneckengetrieben bieten Planradgetriebe eine Reihe wichtiger Vorteile: Haftreibung Wirkungsgrad Symmetrischer Aufbau Kein Losbrechmoment Reibungszahl Schneckengetriebe Gleitreibung Kronenradgetriebe Rollreibung 0 Drehzahl 9. November 2010 Seite 15 it s time for tomorrow

16 Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Gerade gegenüber Schneckengetrieben bieten Planradgetriebe eine Reihe wichtiger Vorteile: Wirkungsgrad Symmetrischer Aufbau Kein Losbrechmoment Drehmoment [Ncm] Anlaufmoment Nennmoment Wirkungsgrad [%] Drehzahl [1/min] Wirkungsgrad Drehmoment 9. November 2010 Seite 16 it s time for tomorrow

17 Wirkungsgradoptimierte Getriebekonzepte Gerade gegenüber Schneckengetrieben bieten Planradgetriebe eine Reihe wichtiger Vorteile: Wirkungsgrad Symmetrischer Aufbau Kein Losbrechmoment Life-Cycle-Costs 9. November 2010 Seite 17 it s time for tomorrow

18 Drehstrommotor mit Schneckengetriebe (überdimensioniert) Drehmoment Drehmoment [Ncm] Wirkungsgrad Wirkungsgrad [%] 25% Drehzahl [1/min] 9. November 2010 Seite 18 it s time for tomorrow

19 Drehstrommotor mit Schneckengetriebe (richtig dimensioniert) Drehmoment Wirkungsgrad 33% Drehmoment [Ncm] Wirkungsgrad [%] Drehzahl [1/min] 9. November 2010 Seite 19 it s time for tomorrow

20 Bürstenloser Antrieb (220 V) EC mit EtaCrown Wirkungsgrad 76% Drehmoment Drehmoment [Ncm] Wirkungsgrad [%] Drehzahl [1/min] 9. November 2010 Seite 20 it s time for tomorrow

21 Bürstenloser Antrieb (48 V) BLDC mit EtaCrown Drehmoment Wirkungsgrad 75% Drehmoment [Ncm] Wirkungsgrad [%] Drehzahl [1/min] 9. November 2010 Seite 21 it s time for tomorrow

22 Mit intelligenten Steuerungskonzepten zum energieeffizienten Einsatz der Antriebe Bekannte Konzepte Dezentrale kleinere Antriebe - Reduzierung der Übertragungsverluste - Nutzung der Antriebe im wirkungsgradoptimalen Betriebspunkt - Applikationsspezifisch ausgelegter Antrieb Sanftanlaufgeräte -Vermeidung von Stromspitzen Bedarfsorientierte Nutzung der Antriebe - Abschalten der Antriebe solange kein Bedarf besteht - Nur möglich bei dezentralen Antriebskonzepten Weitergehende Konzepte Übergang von der zeitoptimalen zur energieoptimalen Bewegungssteuerung 9. November 2010 Seite 22 it s time for tomorrow

23 Praxisbeispiel ZEITLAUF Montageanlage Montageanlage für den 48 Std.-Lieferservice 6 Arbeitsplätze 10 Antriebseinheiten Zweischichtbetrieb 9. November 2010 Seite 23 it s time for tomorrow

24 Praxisbeispiel ZEITLAUF Montageanlage Antriebsvariante - Betriebsnennmoment: ca. 4 Nm - Antriebsdrehzahl: ca. 70 min -1 - Antriebsleistung: ca. 25 W 9. November 2010 Seite 24 it s time for tomorrow

25 Systemvergleich der eingesetzten Systeme Unit-Life-Cycle-Costs 96% Stromkosten Einsparung 67% 91% Stromkosten Einsparung 83% 82% Stromkosten Einsparung 84% 79% Stromkosten 9. November 2010 Seite 25 it s time for tomorrow

26 Zusammenfassung Elektrische Antriebe bieten derzeit das höchste Einsparungspotenzial für elektrische Energie in der Industrie (>25%) Aufgrund der hohen Produktionszahlen sind Kleinantriebe nicht mehr zu vernachlässigen Vier Wege zu einem energieeffizienten Einsatz von Kleinantrieben - Applikationsangepasste Auslegung (60%) - Wirkungsgradoptimierte Getriebe (15%) - Wirkungsgradoptimierte Motortechnologie (15%) - Intelligente Steuerungskonzepte (10%) Wirtschaftlichkeit kann nur unter dem Aspekt der Life-Cycle-Costs seriös bewertet werden Langfristiges Denken und Handeln spart Geld und schont unsere Umwelt! 9. November 2010 Seite 26 it s time for tomorrow

27 ZEITLAUF ist Gesellschafter des ZEK - Laufer Zentrum für Energieeffizienz und Klimaschutz GmbH ZEITLAUF ist Mitglied bei der Exportinitiative Energie Effizienz made in Germany 9. November 2010 Seite 27 it s time for tomorrow

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! it s time for tomorrow