Herzlich willkommen!

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1 Herzlich willkommen! Energie-Forum OWL Energieeffizienz Dr. Edwin Kiel, Lenze AG Referent: Dr. Edwin Kiel Vem Energieeffizienz 09_08.ppt Version: 1.0

2 Übersicht ƒ Vorstellung von Lenze ƒ Motivation für eine höhere Energieeffizienz ƒ Die Rolle der Antriebstechnik ƒ Drei Wege zur Steigerung der Energieeffizienz von Antrieben ƒ Die Bewertung über die Lebenszykluskosten ƒ Die Antriebslösungen als Wegweiser zur Energieeinssparung 2

3 Unsere Lenze-Vision 3

4 Vorstellung Lenze ƒ Antriebs- und Automatisierungslösungen für Maschinen, Produktionen und Logistik: Frequenzumrichter Servoantriebe Getriebemotoren Dezentrale Antriebe Automatisierung ƒ MA, davon ca in Deutschland ƒ 621 Mio. Umsatz (07/08) ƒ Gegründet vor 60 Jahren (1947) in Hameln 4

5 Der Markt von Lenze ƒ Maschinenbau mit den Schwerpunkten: Fördertechnik Robotik/Automotive Materialhandhabung Verpackungstechnik Druck- und Papierindustrie ƒ hochautomatisierte Fertigungs- und Logistiksysteme insbesondere für Ge- und Verbrauchsgüter 5

6 Motivation für eine höhere Energieeffizienz ƒ Der Klimawandel erfordert eine Reduktion der CO 2 -Emissionen ƒ Dieses kann durch zwei Wege erreicht werden: Energieerzeugung: Erzeugung der Energie aus regenerativen Quellen, CO 2 -Vermeidung Energieverbrauch: Verminderung des Energieverbrauchs (ohne Einschränkung des Wohlstands), Steigerung der Energieeffizienz ƒ Es ist politischer und gesellschaftlicher Konsens, beide Wege zu beschreiten Konkrete Aktionen der Bundesregierung (Umwelt- und Wirtschaftsministerium) werden vorbereitet, Ziel: Verdopplung der Energieeffizienz von 1990 bis 2020 ƒ Steigende Energiekosten unterstützen zusätzlich den Wunsch nach Energieeinsparung 6

7 Die Rolle der Antriebstechnik ƒ Antriebe setzen 2/3 der elektrischen Energie in der Industrie um ƒ durch Energiesparlösungen ist eine Reduzierung um >20% möglich ƒ hierbei muss das gesamte Antriebssystem betrachtet werden 7

8 Drei Wege zur höheren Energieeffizienz Bei der Konzeption und Auslegung von Antriebssystemen 8

9 1. Energie intelligent einsetzen ƒ Um so wenig Energie wie nötig bereitzustellen, ist eine genaue Analyse der Anwendung erforderlich maximal benötigte Energie Anpassung an den momentanen Bedarf, wenn dieser Schwankungen hat ƒ Wege zur Erhöhung der Energieeffizienz bedarfsgerechte Dimensionierung geregelter Betrieb durch Umrichter energiesparende Regelung und Bewegungsführung ƒ Der intelligente Einsatz von Energie für eine Antriebsanwendung hat das bei weitem höchste Potenzial zur Energieeinsparung 9

10 Exakte Auslegung spart Geld und Energie ƒ Heutige gängige Praxis: Überdimensionierung aus Angst vor mangelhafter Funktion ƒ Dieses geschieht, obwohl Konstrukteure Lösungen kostengünstig gestalten sollen ƒ Antriebe haben im Teillastbetrieb häufig niedrigere Wirkungsgrade. Beispiel: 0,75 P N η= 75% 0,35 P N η= 45% ƒ Bedarfsgerechte Auslegung spart daher Geld und Energie von der ersten Sekunde an ƒ Lenze hat das Anwendungs-Know-How und die Werkzeuge zur exakten Antriebsauslegung 10

11 Geregelter Betrieb durch Umrichter ƒ die meisten Prozesse haben einen von den Umgebungs- und momentanen Einsatzbedingungen abhängigen Energiebedarf z.b. Kälte- oder Wärmebedarf abhängig von Umgebungstemperatur z.b. Förderleistung abhängig von Produktionsgeschwindigkeit ƒ ein ungeregelter Motor kann nur das Drehmoment anpassen ƒ ein geregelter Motor mit Umrichter kann Drehzahl und Drehmoment (= Leistung) anpassen ƒ Umrichter kann Arbeitspunkt und Bewegungsprofil des Antriebs optimieren ƒ fast alle Prozesse profitieren vom Einsatz eines Umrichters ƒ in 10 bis 15 Jahren sind 100% aller Antriebe geregelt 11

12 2. Energie mit hohem Wirkungsgrad wandeln ƒ Umrichter haben bereits einen hohen Wirkungsgrad von 94% bis 97% ƒ Wirkungsgrad von Standard- Drehstrommotoren der Klasse EFF2 (IE1): 75% bis 85% bei 1 10 kw ƒ Reduzierung der Verluste um 1/3 durch Motoren der Klasse EFF1 (IE2) möglich ƒ Sinnvoll in Applikationen mit hoher Einschaltdauer und hoher Dauerlast 12

13 Komponenten mit hohem Wirkungsgrad ƒ Synchronmotoren statt Asynchronmotoren kein Magnetisierungsstrom erforderlich hierdurch niedrigere Ströme und geringere Verluste Umrichter kann kleiner gewählt werden Einsatz insbesondere bei Servoantrieben sinnvoll ƒ Kegelradgetriebe statt Schneckengetriebe Schneckengetriebe haben sehr niedrige Wirkungsgrade durch den höheren Wirkungsgrad des Kegelradgetriebes können auch der Motor und Umrichter kleiner werden 13

14 3. Rückgespeiste Bremsenergie nutzen ƒ Viele Antriebe bewegen Material: beschleunigen und bremsen heben und senken ƒ Wenn Bremsenergie in hohem Masse anfällt, lohnt sich die Nutzung der rückgespeisten Energie häufiges Beschleunigen/Bremsen großer Massen Heben und Senken großer Massen Antriebe, die permanent generatorisch arbeiten (z.b. Abwickler, Belastungsantriebe) ƒ Nutzen der Bremsenergie durch: Rückspeisen ins Netz DC-Verbund mit motorischem Antrieb Zwischenspeicherung im Kondensator 14

15 Bewertung über die Lebenszykluskosten (LCC) ƒ Energiekosten erreichen in der Regel nach wenigen Jahren die Anschaffungskosten ƒ Amortisation von Konzepten mit höherer Energieeffizienz häufig nach 2-3 Jahren ƒ Bewertung über Lebenszykluskosten (LCC) notwendig ƒ Hierbei müssen zusammenarbeiten Komponentenlieferanten Maschinenhersteller Maschinenbetreiber 15

16 Die 12 Antriebslösungen 16

17 als Wegweiser zur Energieeffizienz 17

18 Flyer Energiesparlösungen ƒ Motivation für Energieeffizienz ƒ Bedeutung der Antriebstechnik ƒ Drei Wege zur höheren Energieeffizienz ƒ Bewertung über die Lebenszykluskosten ƒ Die 12 Antriebslösungen als Schlüssel zur höheren Energieeffizienz (Tabelle mit den 12 Lösungen und den drei Wegen mit den verschiedenen Massnahmen) 18

19 Zusammenfassung ƒ Energieeffizienz ist die preiswerteste Energiequelle ƒ Elektrische Antriebe sind der wichtigste Verbraucher elektrischer Energie in Produktionen und haben ein hohes Energiesparpotenzial (>20%) ƒ Es gibt drei Wege zur Steigerung der Energieeffizienz elektrische Energie intelligent einsetzen (75%) Energie wandeln mit hohem Wirkungsgrad (15%) Bremsenergie nutzen (10%) ƒ Die Bewertung von Konzepten mit höherer Energieeffizienz erfolgt über die Life-Cycle-Costs ƒ Die 12 Antriebslösungen sind ein Wegweiser zum Finden der geeigneten Konzepte für eine hohe Energieeffizienz ƒ Intelligente Antriebskonzepte schonen Umwelt und Geldbeutel 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 20