Energieeffizienz aktuell

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1 Energieeffizienz aktuell Der Umgang mit den neuen Regeln über Wirkungsgradklassen und Mindestwirkungsgrade für Niederspannungs-Asynchronmotoren bis 375 kw Europa

2 Wirkungsgradklassifizierung und Wirkungsgradermittlung Die weltweite Entwicklung bei Energiesparmotoren hat in den vergangenen Jahren zu einer Vielzahl von länderspezifischen Vorschriften, Gesetzen und Normen geführt, die es schwer machen, eine vergleichbare Bewertung der einzelnen Produkte durchzuführen. Um hier wieder eine global einheitliche Basis zu erreichen, wurde die neue IEC-Norm geschaffen. Diese Norm löst in Europa das bisherige Voluntary Agreement of CEMEP ab. Gleichzeitig werden mit ihr der Leistungsbereich für 2-und 4-polige Motoren auf 0,75 kw bis 375 kw ausgeweitet und 6-polige Motoren im gleichen Leistungsbereich in die Wirkungsgradnormung mit aufgenommen. Die Kennzeichnung erfolgt in Anlehnung an die Schutzartkennzeichnung IP (International Protection) mit IE (International Efficiency): Code Wirkungsgradklassen bisheriger EFF-Code, IEC Voluntary Agreement of CEMEP IE4 * ) Super-Premium IE3 Premium - IE2 High EFF1 IE1 Standard EFF2 ohne Below Standard Efficiency EFF3 * ) als Entwurf IEC Anwendung der Klassifizierung Die Wirkungsgradklassifizierung nach IEC betrifft eintourige dreiphasige Drehstrom-Niederspannungsmotoren mit Käfigläufer nach folgender Spezifikation: Bemessungsspannungen bis V geeignet für Betrieb am festen Drehstromnetz Bemessungsleistungen zwischen 0,75 kw und 375 kw Polzahlen 2, 4 oder 6 Bemessen für Dauerbetrieb (S1) oder nahezu Dauerbetrieb (S3 mit Einschaltdauern von 80 % oder mehr) geeignet für die in IEC , Abschnitt 6 definierten Umgebungsbedingungen (Temperatur, Aufstellhöhe). Direkt ausgeschlossen sind nur: Motoren, die in Übereinstimmung mit IEC speziell für Umrichterbetrieb bemessen wurden Motoren, die vollständig in eine Maschine integriert sind (zum Beispiel Pumpen, Lüfter und Kompressoren) und nicht eigenständig geprüft werden können. Motoren mit Flanschen, Füßen und/oder Wellenenden, deren mechanische Abmessungen von der Norm IEC abweichen, sind in die IEC eingeschlossen, ebenso wie die Anwendung auf Getriebe- und Bremsmotoren und explosionsgeschützte Motoren nach IEC ff. Motoren nach IEC können auch mit verstellbarer Drehzahl betrieben werden. Wegen der erhöhten Verluste bei Umrichterbetrieb kann ein Bemessungswirkungsgrad nur für äquivalenten Netzbetrieb angegeben werden. Mit der Einführung der neuen Wirkungsgradklassen ändert sich gleichzeitig die Normung für die Bestimmung der Wirkungsgrade. Nach der Norm IEC/EN werden die Zusatzverluste nicht mehr pauschal mit 0,5 % der aufgenommenen Leistung angesetzt, sondern analog IEEE 112 messtechnisch ermittelt. So sinken die ermittelten Wirkungsgrade, obwohl technisch und physikalisch keine Änderung an den Motoren vorgenommen wurde. Die neuen Grenzwerte wurden an dieses Verfahren angepasst. Die neue IEC ersetzt ab November 2010 generell die gewohnte IEC/EN Damit wird ab diesem Zeitpunkt die messtechnische Zusatzverlustermittlung auch auf nicht wirkungsgradklassifizierte Motoren angewendet werden. Das angewendete Verfahren muss in den Dokumentationsunterlagen angegeben werden.

3 Was muss, was darf gekennzeichnet werden? Was ist wie lieferbar? Welcher Motor fällt in welchen Geltungsbereich? Norm IEC : 2008 Kennzeichnung der Klassen: EuP-Richtlinie/Verordnung 640/2009 Gesetzliche Mindestanforderung VEM- Lieferprogramm 1. Standard-Drehstrom-Asynchronmotor 0, kw 2,4,6 polig, Dauerbetrieb S1 (Anmerkung: gilt auch, wenn der Motor in eine Maschine eingebaut ist) Anmerkung: zusätzlich Betriebsart S3 (=>80 % Einschaltdauer) lieferbar in 2. Standard-Drehstrom-Asynchronmotor mit Hilfseinrichtungen (Wellendichtringe, Rücklaufsperren, Drehgeber, Fremdlüftung etc.) 0, kw, 2,4,6 polig, Dauerbetrieb S1 (Anmerkung: Messung des Wirkungsgrades ohne Hilfseinrichtungen) Anmerkung: zusätzlich Betriebsart S3 (= >80 % Einschaltdauer) lieferbar in 3. Getriebemotoren, Getriebeanbaumotoren lieferbar in 4. Explosionsgeschütze Motoren nein lieferbar in IE1, IE2, IE3 auf Anfrage 5. Wassergekühlte Motoren lieferbar in IE2, IE3 6. Bremsmotoren: (ein Motor mit einer elektromechanischen Bremseinrichtung, die ohne Kupplungen direkt auf die Antriebswelle eingreift) nein lieferbar in 7. Schiffsmotoren nein lieferbar in IE1, IE2, IE3 auf Anfrage 8. Rollgangmotoren (Betriebsarten S4, S7, S9) nein nein lieferbar ohne IE-Kennzeichnung 9. Unbelüftete Motoren (IC 410) nein lieferbar in IE1, IE2 10. Kompaktantriebe nein nein lieferbar auf Basis IE1- bzw. IE2-Motor 11. Schleifringläufermotoren nein nein lieferbar ohne IE-Kennzeichnug 12. Motoren, die vollständig in eine Maschine integriert sind, z. B. Pumpen, Lüfter (IC 418), Getriebe und Kompressoren, und deren Wirkungsgrad nicht unabhängig von dieser Maschine gemessen werden kann 13. andere Motorenarten (z. B. 8- und höherpolige sowie polumschaltbare Motoren, Motoren < 0,75 kw bzw. >375 kw, Permanentmagnetmotoren, Motoren für Betriebsarten S2 S10 usw.) nein nein lieferbar ohne IE-Kennzeichnung nein nein lieferbar ohne IE-Kennzeichnung

4 Bild 1: Wirkungsgradgrenzwerte im Vergleich EFF1/IE2, 4-polig, 50 Hz Eine Kennzeichnung von Motoren entsprechend dem alten Voluntary Agreement of CEMEP darf längstens bis zum erfolgen. Eine Stempelung eines Spannungsbereichs, z. B V ist nicht sinnvoll, da die Übergangsfristen für die erweiterten Netzspannungstoleranzen nach IEC 38 seit 2007 ausgelaufen sind. Ab diesem Zeitpunkt erlöschen die Lizenzrechte für die Logos. Die neue Kennzeichnung erfolgt auf dem Typenschild analog der EFF Kennzeichnung. Zusätzlich erscheint aber auf den Motorentypenschildern neben der Wirkungsgradklasse der Bemessungswirkungsgrad des Motors. Eine Ausführung der Motoren mit 50 Hz/60 Hz-Typenschild ist möglich. Bessere energetische Werte werden aber bei Auslegung der Motoren für eine Bemessungsspannung/Frequenz erreicht. Bild 2: Typenschildbeispiel mit neuer IE-Kennzeichnung für eine Bemessungsspannung, IEx Bemessungswirkungsgrad %, Beispiel: IE2-91,0 % Bild 3: Typenschildbeispiele mit neuer IE-Kennzeichnung 50 Hz/60 Hz-Ausführung Die Teillastwirkungsgrade bei 100 %/75 % und 50 % Last werden aus Platzgründen in den Dokumentationsunterlagen angegeben.

5 Mindestwirkungsgrade für Drehstrom-Asynchronmotoren (Verordnung (EG) Nr. 640/2009 vom 22. Juli 2009) Die Klimaveränderung hat international zu Anstrengungen mit dem Ziel geführt, den CO 2 -Ausstoß zu verringern und damit der fortschreitenden Erderwärmung entgegenzuwirken. In Europa wurde mit der Richtlinie 2005/32/EG Umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte (EuP-Richtlinie) dazu eine wesentliche Grundlage geschaffen. Sie legt die Anforderungen fest, die bei der Entwicklung energiebetriebener Produkte zu berücksichtigen sind. Der Geltungsbereich der EuP-Richtlinie schließt auch elektrische Antriebssysteme ein; das heißt, auch Elektromotoren werden von der Richtlinie erfasst. In Deutschland wurde die EuP-Richtlinie mit dem Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EPBG-Gesetz) in nationales Recht umgesetzt. Mittlerweile wurde die noch auf Teilbereiche (Energy using Products EuP) eingeschränkte Richtlinie 2005/32/EG durch die neue Öko-Design-Richtlinie 2009/125/EG im Oktober 2009 abgelöst. Die neue Ökodesign-RL sieht vor, Mindesteffizienzanforderungen für verschiedene Produktgruppen im Rahmen einzelner Durchführungsmaßnahmen festlegen zu können. Mit der Verordnung (EG) Nr. 640/2009 der Kommission vom 22. Juli 2009 zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG erfolgte nun die Festlegung von Mindestwirkungsgradklassen (Minimum Efficiency Performance Requirements Standard MEPS) für bestimmte Typen von Elektromotoren sowie deren stufenweise Einführung. Stufe 1: Mindestwirkungsgrad (MEPS) IE2 ab 16. Juni 2011 Stufe 2: Verschärfung auf IE3 [Premiummotoren] erfolgt zum für den Leistungsbereich 7,5 kw bis 375 kw. Optionale Möglichkeit: IE2 + Umrichter. Stufe 3: Zum wird der Leistungsbereich auf 0,75 kw bis 375 kw erweitert. Optionale Möglichkeit: IE2 + Umrichter. Der Hersteller garantiert dann dem Käufer mit der CE-Kennzeichnung, dass die angegebenen Bemessungswirkungsgrade erfüllt und die auf dem Typenschild angegebenen Wirkungsgrade eingehalten werden. Diese Verordnung gilt nicht für (a) Motoren, die dafür ausgelegt sind, ganz in eine Flüssigkeit eingetaucht betrieben zu werden; (b) vollständig in ein Produkt (z. B. ein Getriebe, eine Pumpe, einen Ventilator oder einen Kompressor) eingebaute Motoren, deren Energiewirkungsgrad nicht unabhängig von diesem Produkt erfasst werden kann; (c) Motoren, die speziell für den Betrieb unter folgenden Bedingungen ausgelegt sind: (i) in Höhen über Meter über dem Meeresspiegel; (ii) bei Umgebungstemperaturen über 40 C; (iii) bei Betriebshöchsttemperaturen über 400 C; (iv) bei Umgebungstemperaturen unter 15 C (beliebiger Motor) bzw. bei Umgebungstemperaturen unter 0 C (luftgekühlter Motor); (v) bei Kühlflüssigkeitstemperaturen am Einlass eines Produkts unter 5 C oder über 25 C; (vi) in explosionsgefährdeten Bereichen im Sinne der Richtlinie 94/9/EG (d) Bremsmotoren Eine Inverkehrbringung von IE1-Normmotoren ist ab 16. Juni 2011 innerhalb der EU nicht mehr zulässig. VEM empfiehlt deshalb, die Lagerbestände an EFF2/IE1-Motoren rechtzeitig abzubauen und auf Energiesparmotoren IE2 umzustellen. Ein Verkauf von IE1-Spezial-Motoren ist nach dem nur noch für Einsatzfälle außerhalb des Geltungsbereichs der Durchführungsverordnung Nummer 640/2009 möglich. Diese Ausnahmen müssen zwingend auf dem Typenschild dokumentiert sein. Die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung koordiniert die Umsetzung der europäischen Ökodesign- Richtlinie in Deutschland und verbindet politische Ziele mit technisch und wirtschaftlich Machbarem. Damit ist die Basis für energieeffiziente Lösungen auf der Grundlage energieoptimierter Motoren und Antriebssysteme geschaffen. Schwerpunkt ist dabei die IE2-Baureihe, die nun die neue Hauptbaureihe des VEM-Systembaukastens darstellt. Energiesparkompaktantriebe auf Basis der Wirkungsgradklasse IE2 Bei Energiesparkompaktantrieben wird am Basismotor IE2 ein Frequenzumrichter montiert. Ein höherer Wirkungsgrad tritt dabei nicht nur bei einer Bemessungsfrequenz von 50 Hz und Volllastbetrieb auf, sondern auch im Teillastbereich und bei niedrigeren Frequenzen. Der Einsatz dieser Antriebe bedeutet höhere Investitionskosten, welche sich aber durch niedrigere Betriebskosten in kurzer Zeit amortisieren. Nicht nur traditionelle Anwendungsgebiete in der Klimatechnik für Pumpen- und Lüfterantriebe, sondern auch Branchen wie Förder- oder Vakuumtechnik werden von dieser Antriebslösung profitieren. Unsere Antriebe sind bis zu einer Leistung von 22 kw verfügbar. Detaillierte Angaben zu IE2- und IE3-Motoren für die unterschiedlichsten Einsatzfälle und für die mechanischen Modifikationen entnehmen Sie bitte unseren Produktkatalogen oder unserem elektronischem Katalog im Internet unter VEM hat seine Sortimente bereits heute an die neuen Wirkungsgradgrenzwerte angepasst. Motoren in allen Wirkungsgradklassen stehen Ihnen zur Verfügung. Mit ihrem Einsatz können Sie sich den Umweltfragen stellen, Ihren Beitrag zur CO 2 -Emissionsreduzierung leisten und gleichzeitig noch Energiekosten sparen. Wenden Sie sich an unsere Competence Center in Deutschland oder unsere Vertriebsfirmen und Partner. Wir beraten Sie gern und unterstützen Sie bei der Einführung energieeffizienter Lösungen.

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