EnergieEffizienz in der Industrie Aug.2012 Michael Sedlacek
Agenda Einleitung warum überhaupt Energiesparen? Energiemanagement Produktportfolio SinaSave Software zur Berechnung der Amortisationszeiten Energie- bzw. Systemeffizienz anhand verschiedener Referenzen Beispiel 1. Rauchgasfilter in einer Aluminiumschmelze Einsatz IE2-Motors / Frequenumrichter + Systemoptimierung Beispiel 2. Spritzgußmaschinen Powermanagementsystem Beispiel 3. Rollenförderer dezentrale Lösung Beispiel 4. Krantechnik innovative Energie-Rückspeisung Beispiel 5. Systemoptimierung bei Kompressoren Beispiel 6. Servo-Presse mechanische Lös. vs. Torquemotorlösung Beispiel 7. Energieeffiziente Anwendung von Motoren und Umrichtern in Rollenschneid- und Wickelmaschinen Beispiel 8. Energieeffizientes Belüftungssystem einer Fertigungshalle Ausblick bzgl. der neuen Normen (IE1 IE3) für Motoren down load
Drei Gründe für das wachsende Interesse am Energiesparen Steigende Energiekosten - negativer Einfluss auf Betriebskosten und Produktivität - Absicherung der Wettbewerbsfähigkeit Klimawandel - CO 2 Reduktion zum Umweltschutz - Green Image für Hersteller Gesetzgebung EuP-Richtlinie EBPG-Gesetz - Umweltschutz 2002 2008 EuP Energy using Products EBPG Energiebetriebene-Produkte-Gesetz
Fokusthema Energieeffizienz Energie-Einsparung Quelle: Zeitschrift Mein N-Ergie Quelle: Zeitschrift Mein N-Ergie Ausgabe Ausgabe Herbst 2007 Herbst 2007 Kompressoren Pumpen Lüfter
Umweltfreundlicher und wirtschaftlicher produzieren durch Senkung der Betriebskosten Elektrische Antriebssysteme sind mit ca. 70 % am industriellen Stromverbrauch beteiligt Einsparmöglichkeiten durch: vermeidet: Energiesparmotoren Quelle: ZVEI 2006 prozentualer Anteil an Gesamt - Einsparpotential
Energieeffizienz beim Kunden entsteht aus erfolgreichem Energiemanagement Betrieblicher Energiemanagement Prozess Siemens bietet das mit Abstand größte entsprechende Angebot an: Corresponding to ISO 50001 Siemens bietet für alle Phasen des Energiemanagements Produkte, Systeme und Lösungen an, die den Kunden bei der Aufgabe des betrieblichen Energiemanagements unterstützen sollen. Energieeffizienz beim Kunden entsteht aus erfolgreichem Energiemanagement (geringere Energiekosten bei gleicher Produktion = höhere Produktivität ) - Energiemanagement ist kein Produkt, sondern ein Prozess - Der Prozess dient analog dem Qualitätsmanagement der kontinuierlichen Steigerung der Produktivität der eingesetzten Energie. - Dieser Prozess findet wiederholend statt, zur ständigen Verbesserung der Energieeffizienz - Diesen Prozess muss der Kunde führen Siemens unterstützt durch passende Produkte!
Energiemanagement Identifizierung der Energieflüsse Kundenbedarf Transparenz des Energieverbrauchs Erstellung eines umfassenden Verständnisses für den Energieverbrauch Vergleichswerte von anderen Marktteilnehmern für Benchmarking Kontrolle des Erfolges durchgeführter Maßnahmen Kundennutzen unsere Lösung Einführung eines Kontrollsystems für den Energieverbrauch Strukturierter und ganzheitlicher Ansatz zur Auswertung aller Energieverbrauchsprozesse Energiefluss-Datentransfer zu dem MES System Besseres Verständnis für den Produktionsverbrauch Erhöhte Flexibilität für die Analyse Kontrolle der Maßnahmen und Einführung von KPIs und Zielen Hinweise zu Kosteneinsparungen KPIs = Key Performance Indicators
Energiemanagement Evaluierungsphase Kundenbedarf Verständnis für Verbesserungsmaßnahmen Umfangreiche Analyse der Investitionskosten Kostenanalyse für den Lebenszyklus, Beratung zu Investitions- und Finanzfragen Verbesserung der Prozesskontrolle Priorisierung der Maßnahmen Auswahl der optimalen Produkte Vorbereitung der Investitionsentscheidung Kundennutzen unsere Lösung Bereitstellung von Hilfe zu Finanzierungsfragen via SFS Bereitstellung von Auswertungsinstrumenten und Wissen zur Produktauswahl Sammlung und Archivierung von Daten Berichte Prognosen Erkennung von Optimierungspotentialen Einführung von KPIs und Ziele für erhöhte Produktivität Sicherheit der Energieversorgung Schneller ROI Wirtschaftlich vernünftiges Vorgehen ROI = Return Of Investment KPIs = Key Performance Indicators
Energiemanagement Realisierungsphase der evaluierten Maßnahmen Kundenbedarf Praktische Realisierung der Verbesserungsentscheidungen Nachrüstung der Antriebe Innovation Verbesserung des Produktionsprozesses Verbesserung der Verlässlichkeit Erhöhung der Profitabilität Energiekosteneinsparungen Lieferbare Ergebnisse: Kundennutzen Unsere Lösung Umsetzung der Maßnahmen in Abstimmung mit dem entwickelten Aktionsplan und verfügbaren Produkten Beispielinformation für weitere EE-Verbesserungen von unseren Produkten Produkte und Antriebslösungen Umweltportfolio Hilfe bei der Einführung Lastmanagement Produktkataloge und Ingenieurarbeit Beratung bei der Produktauswahl Prozessverbesserungen Reduzierung von CO 2 Emissionen Produktivitätssteigerungen Durchführung von Sparmaßnahmen Nachhaltiges Wirtschaften und Durchführung von EM Maßnahmen EE = Energy Efficiency EM = Energy Management
Energieeinsparung durch Systemoptimierung mit dem richtigen Produktportfolio für den Antriebsstrang Energiesparmotoren in IE2 mit bis zu 7% höherem Wirkungsgrad Frequenzumrichter von 0,12 kw 100 MW mit Energie- Rückspeisung und für prozessoptimierte Drehzahlregelung senkt Energieverbrauch um bis zu 70% 1LE1- new motor generation G120 G130/G150 Für jede Applikationen das richtige Getriebe Energietransparenz mit Sentron PAC und Energiemanagementsystemen Mit Schaltgeräten optimale Lösungen für Festdrehzahl- Applikationen
Mehrkosten durch höhere Wirkungsgrade geringere Stromkosten, ab wann amortisiert sich ein IE2-Motor? Total Cost of Ownership (TCO) Energieverbrauch macht typisch bis zu 95% der Lebenskosten aus!!! Motor 440 Install. 170 Stromkosten 18.585
Was ist SinaSave? SinaSave fokussiert auf das Themenfeld Energieeffizienz. weist Einsparpotentiale für Antriebssysteme aus. ermittelt Amortisationszeiten energieeffizienter Produkte unter kundenspezifischen Einsatzbedingungen. gibt konkrete Entscheidungshilfen zur Investition in energieeffiziente Technologien. unterstützt technische Entscheider in der Argumentation für energieeffiziente Produkte
Was ist SinaSave? SinaSave behandelt drei Themenfelder industrieller Antriebstechnik, die in vier Programmmodulen behandelt werden: Modul Fixed Speed Drives Energiesparmotoren für Anwendungen mit konstanter Drehzahl mit 1LE1 / N-Compact Vergleich von IEC Motoren der Energieeffizienzklassen IE1, IE2 und IE3 Vergleich von NEMA Motoren der Energieeffizienzklassen High Efficiency und Premium Efficiency Vergleich von Energiesparmotoren mit Fremdmotoren Modul Variable Speed Drives Low Voltage Drehzahlvariable Antriebslösungen für Pumpen / Lüfter / Kompressoren mit SINAMICS G Modul Variable Speed Drives Medium Voltage Drehzahlvariable Antriebslösungen für Pumpen / Lüfter / Kompressoren mit Perfect Harmony Modul High Torque Direct Drives Getriebelose Direktantriebe mit HT-direct Ein HT-direct Antriebssystem als Alternative zu einem Antriebssystem bestehend aus Getriebe und: Siemensmotor und SINAMICS G150 Fremdmotor und SINAMICS G150 Fremdmotor und Fremdumrichter
SinaSave 5.0 Web Wie erhält man Zugang zu SinaSave? Zugangsvoraussetzungen für SinaSave 5.0 Web sind: Webzugang SSO- Zugangsdaten Über SSO-Zugangsdaten verfügt jeder, der bereits Zugang zu z.b. DT-Konfigurator, Industry Mall, Sizer, Newsletter, etc. hat. Siemens intern ist der Log-In auch mit Windows-Authentication oder PKI möglich SSO-Zugang erhält man nach Durchlauf einer Selbstregistrierung. Diese erfolgt in wenigen Schritten (ca. 3 min.): Festlegung eines Benutzernamens und Passwortes Hinterlegen einer gültigen E-Mailadresse bestätigen der Response-E-Mail Einloggen mit den Benutzerdaten Bei erstmaligen Start von SinaSave sind außerdem auszuwählen Sprache, Branchenzughörigkeit und Land/Region Einloggen unter folgendem Link: SinaSave 5.0 Web Zugangsdaten festlegen unter: Selbstregistrierung
Wie kann ich denn die Amortisation berechnen? SinaSave Berechnung der Amortisationszeiten Das Energiesparprogramm SinaSave bietet die ideale Entscheidungsgrundlage für - Umrichterbetrieb (Pumpen-, Lüfter- und Kompressorenapplikationen) - Netzbetrieb Motor IE1,IE2 oder IE3 (und NEMA-Motoren) Netzbetrieb NEU! NEU! NEU! SinaSave web 5.0 online NEU! NEU! NEU! IE3 vs IE2 Breakeven-Point, ab hier rechnet sich der hocheffiziente Motor in barer Münze
SinaSave Berechnung der Amortisationszeiten Das Energiesparprogramm SinaSave bietet die ideale Entscheidungsgrundlage für - Umrichterbetrieb (Pumpen-, Lüfter- und Kompressorenapplikationen) - Netzbetrieb Motor IE3, IE2 oder IE1 (und NEMA-Motoren) Umrichterbetrieb IE3- Alternative
Rauchgasfilter in einer Aluminiumschmelze Einsatz von IE2-Motor + Frequenzumrichter/ Systemoptimierung Beispiel 1 Stromkosten 24.000 /a (bei 0,0873 /kwh)
Rauchgasfilter in einer Aluminiumschmelze Einsatz von IE2-Motor + Frequenzumrichter / Systemoptimierung Beispiel 1 Stufe 1: Austausch Motor Rauchgasfilter: Leistungsaufnahme Ventilator - Motor Stufe 2: Einsatz Umrichter Stufe 3: Stromkosten 24.000 /a (bei 0,0873 /kwh) Systemoptimierung
Die 3 Phasen für erfolgreiches Energiemanagement Beispiel 2 Transparenz schaffen Verursachergerecht darstellen Lasten automatisch managen WinCC Sentron PAC3200 Betriebskostensenkung mit signifikantem Einsparpotential durch Transparenz, Verbrauchskostenzuordnung und Lastmanagement
Energiemanagement bei Spritzgussmaschinen Beispiel 2 Bildschirme für Publikum Ethernet SIMATIC WinCC Energiemanagement Leitstand mit Web-Server auf Basis WIN CC CMS Sentron PAC3200 Spritzgussmaschinen mit integriertem Stromzähler PAC
Energiemanagement bei Spritzgussmaschinen - Aufzeichnung eines Tages-Lastganges (Kunststoffverarbeitende Industrie) Beispiel 2 kw 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 00:15 01:15 02:15 03:15 04:15 05:15 06:15 07:15 08:15 09:15 10:15 11:15 12:15 13:15 14:15 15:15 0 16:15 17:15 18:15 19:15 20:15 21:15 22:15 23:15
Energiemanagement bei Spritzgussmaschinen - Optimierungsstufe: Lastlimit vorgeben, hier: 4.500 kw Beispiel 2 kw 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Leistungslimit 15min. Leistungs-MW. Elliminierte Lastspitzen Verschoben 00:15 01:00 01:45 02:30 03:15 04:00 04:45 05:30 06:15 07:00 07:45 08:30 09:15 10:00 10:45 11:30 12:15 13:00 13:45 14:30 15:15 16:00 16:45 17:30 18:15 19:00 19:45 20:30 21:15 22:00 22:45 23:30
Energiemanagement bei Spritzgussmaschinen - Optimierungsstufe: Lastlimit vorgeben, hier: 4.500 kw Beispiel 2 kw 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Unterstützen des Energieeinkäufers Profitieren von einem geringeren Leistungspreis Verbessern des Energiekostenbewusstseins Identifizieren energieintensiver Verbrauchsgeräte Identifizieren von ineffizienten Linien und Prozessen Geringerer Leistungspreis des Energieversorgungsvertrages durch die Begrenzung von Lastspitzen möglich 00:15 01:00 01:45 02:30 03:15 04:00 04:45 05:30 06:15 07:00 07:45 08:30 09:15 10:00 10:45 11:30 12:15 13:00 13:45 14:30 15:15 16:00 16:45 17:30 18:15 19:00 19:45 20:30 Leistungslimit 15min. Leistungs-MW. Elliminierte Lastspitzen Verschoben 21:15 22:00 22:45 23:30
Rollenförderer Systemoptimierung und Energiesparen durch dezentrale Antriebstechnik Beispiel 3 Beschreibung der Arbeitsmaschine Gegenstand der Applikation sind Transport und Zwischenlagerung von Anoden zur Aluminiumproduktion. Insgesamt 163 Getriebemotoren treiben Segmente von Rollenbahnen an. Eine Steuerung koordiniert die Bewegungen und steuert die dezentralen Umrichter G120D über Profibus an. Eingesetzte Produkte: SINAMICS G120D 0,75 kw / CU240D DP MOTOX-Getriebemotoren SIMATIC S7 SIMATIC HMI SIMATIC Lichtschranken
Rollenförderer G120D und Getriebemotor am Aufbau eines Rollenförderers Beispiel 3 Kundenvorteile Siemens Getriebemotoren G120D 0,75 kw Profibus dezentrales Konzept reduziert Aufwände für Leitungen und Montage die geringe Einbautiefe des G120D ist optimiert für fördertechnische Anwendungen, konsequente Steckertechnik erlaubt schnelle Inbetriebnahme vorgetesteter Förder-Komponenten Getriebemotoren von Siemens ermöglichen, alles aus einer Hand zu bieten Antriebskonzept
Krantechnik Werkstattkran Efficient Infeed Technology Beispiel 4 Beschreibung der Arbeitsmaschine Einsatz von SINAMICS G120 bei Fahr- und Hubantrieben. Ausschlaggebend für das Interesse am G120 / PM 250 war die Rückspeisefähigkeit und der damit verbundene Wegfall der Bremswiderstände bei den Fahr- und Hubantrieben, sowie die Safety-Funktionalität (STO = Safe Torque Off) des SINAMICS G120 in Verbindung mit PROFISafe. Eingesetzte Produkte: SINAMICS G120 CU 240S DP-F + PM 250 Simatic S7-315 F PROFIBUS mit PROFISafe
Krantechnik Werkstattkran Efficient Infeed Technology Aufbau mit Wettbewerbsprodukten Schaltschrank 1 Schaltschrank 2 Bremswiderstände BW1..BW7 Aufbau mit G120 (PM 250) Schaltschrank 1 Schaltschrank 2 keine Bremswiderstände Beispiel 4 Schaltschrank 2 BW6+7 BW1 BW2 BW3 Schaltschrank 1 BW4+5 BW1..BW7 Bremswiderstände für Hubund Fahrantriebe Schaltschrank 1 Schaltschrank 2
Krantechnik Werkstattkran Efficient Infeed Technology Beispiel 4 Kundenvorteile G120 rückspeisefähig, damit keine Bremswiderstände bei Fahrantrieb für Katze, Kran und Hubwerk erforderlich. Integrierte Sicherheitstechnik über PROFISafe. Energiebedarf: - ca. 40% Platzbedarf: - ca. 60% Gewicht der Installation: - ca. 40% Installations- und Servicekosten: - ca. 20%
Systemoptimierung bei Kompressoren Beispiel 5 Kundenvorteile intelligente Steuerungselektronik Stromersparnis von 8820 p.a. bei 315 kw installierter Leistung und Drei- Schicht-Betrieb 7000 h/a bei 0,10 /kwh Systemoptimierung durch: Direktantrieb (keine Übertragungsverluste) intelligenter Steuerungstechnik (verringerter Leerlauf, Wochenendabschaltung, Drucksenkung) Siemens IE2-Grauguss EnergieSparmotor
SIMOTION SimoPress Servo Die Automatisierungslösung für Excenter-Servopressen Beispiel 6 Direktantriebstechnik für Servopressen für einfache mechanische Konstruktion vorher Presse Kupplungs-Bremskombination Getriebe Schwungrad 1PH/1PL/1LA/1G Konventioneller Pressenhauptantrieb (DC/AC- Motor) mit Kupplungs- Bremskombination und Schwungrad konventionell nachher Presse 1FW3 Komplett Torquemotor Servopresse mit Direkt- Antriebstechnik ohne Schwungrad und Kupplung innovativ
Energieeffiziente Anwendung von Motoren und Umrichtern in Rollenschneid- und Wickelmaschinen Beispiel 7 Auf-/abwicklung von verschiedensten Materialen Richtige Zugkraft für das jeweilige Material (von 4N bei 3,5 μm Aluminium bis 5000N bei 2-3mm PET) Präzise Abstimmung zwischen Drehzahl und Materialspannung Rollenschneid- und Wickelmaschine Energieeffizienz Quelle: PSA Technology, Bitburg
Umsetzung mit SIEMENS Motor und Umrichter Beispiel 7 SIEMENS 1LG6 Motor SIEMENS Sinamics S120 Umrichter Verstärkte Lagerung wegen starker Radialkräfte => lange Betriebszeiten möglich Präzise Drehzahlsteuerung durch Vektorregelung Zusätzliche Fremdbelüftung Kompakte Abmessung, kann in maschinenseitig vorhandenen Schaltschrank integriert werden Temperaturregelung durch KTY-Sensor Fehlersichere Abschaltung/ Steuerungstechnik Integrierte Bremse (z.b. für Nothalt) Quelle: PSA Technology, Bitburg Smart-Line Einund Rückspeisung von Energie Quelle: PSA Technology, Bitburg
Energieeffizientes Gesamtsystem Beispiel 7 Energieeinsparung durch effiziente IE2- Motoren Umrichter mit Smart-Line Ein- und Rückspeisung Nutzung überschüssiger Energie im gemeinsamen Gleichspannungs- Zwischenstromkreis oder Rückspeisung ins Netz Verringerte Energieverluste durch Abwärme ( Bewegung statt Wärme ) Quelle: PSA Technology, Bitburg Präzise Regelung in breiten Anwendungsfeldern Hohe Flexibilität + Wirtschaftlichkeit + Energiebewusstsein Zukunftsfähige Lösungen durch Nachhaltigkeit
Energieeffizientes Belüftungssystem einer Fertigungshalle Ausgangssituation Abmessungen der Halle: 95x75x11 m Anlage Ost (1982): Zuluftventilator: 40.000m³/h (11kW) Abluftventilator: 40.000m³/h (7,5kW) Anlage West baugleich wie Ost, erneuert 1985 mit: Zuluftventilator: 22kW Abluftventilator: 18,5kW Geschätzter Stromverbrauch: 526.000 kwh p.a. (=> ca. 42.000 bei 0,08 /kwh) Materialanlieferung und Lager Fertigung von Läufern für Elektromotoren - Hallenbelüftung - Alu-Druckguss anlage Vorschneidpresse Nachbearbeitung Qualitätskontrolle Beispiel 8 Bearbeitung Kuperläufer Heizregister 40.000m³/h, 519kW bei t1= -16 C, t2= +23 C geschätzte Kosten bei 4 Monaten Betrieb: ca. 39.600 p.a.
Energieeffizientes Belüftungssystem einer Fertigungshalle Ausgangssituation Abmessungen der Halle: 95x75x11 m Anlage Ost (1982): Zuluftventilator: 40.000m³/h (11kW) Abluftventilator: 40.000m³/h (7,5kW) Anlage West baugleich wie Ost, erneuert 1985 mit: Zuluftventilator: 22kW Abluftventilator: 18,5kW Geschätzter Stromverbrauch: 526.000 kwh p.a. (=> ca. 42.000 bei 0,08 /kwh) Heizregister 40.000m³/h, 519kW bei t1= -16 C, t2= +23 C geschätzte Kosten bei 4 Monaten Betrieb: ca. 39.600 p.a. Fertigung von Läufern für Elektromotoren - Hallenbelüftung - West Material- und Südanlieferung Lager Vorschneidpresse Fortluft Alu-Druckguss Frischluft anlage Frischluft Fortluft Ost Nachbearbeitung Qualitätskontrolle Beispiel 8 Bearbeitung Kuperläufer Nord
Probleme & Verbesserungspotential Beispiel 8 Schwachstellen des vorhandenen Systems Veraltete Lüftermotoren mit geringem Wirkungsgrad, keinerlei Wärmerückgewinnung Thermischer Kurzschluss = Wärmeverlust // wenig Frischluft auf Personenhöhe Dauerbetrieb mit alter Steuerung ohne Logik / Intelligenz Shedluken thermischer Kurzschluss zwischen beheizter Frischluft und Fortluft Fortluft Frischluft
Energieeffizientes Gesamtsystem Beispiel 8 Frischluftversorgung Fortluft - Frischluftanlage Frischluftversorgung Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz Lichtkuppel AU ZU AU Einsatz hocheffizienter IE3-Motoren, da Dauerbetrieb (ca. 8.000h p.a.) Wärmerückgewinnung Fortluftanlage = Hallenentwärmung Einbau Wärmerückgewinnung um im Winter Heizkosten um bis zu 60% zu verringern Stanzen Druckguss Maschinen Dreh- Maschinen Druckguss Maschinen Intelligente Regelung zur Nachtabkühlung, Wochenendbetrieb etc. sep. Abzug bei den Druckgussmaschinen ca. 15m entfernt Ersparnis bis zu 50.000 p.a. Bei voraussichtlichem Inbestment von ca. 230.000 ROI ca. 4 Jahre
Lenzing AG, Lenzing/Österreich Innovatives Energiemanagement auf Basis von B.Data Beispiel 9 Mit diesem Energiemanagementsystem B.Data werden die Energieströme Strom, Dampf, Wasser, Heißwasser, Druckluft, Kälte, Schutzgas und Vakuum mengenmäßig erfasst und den Prozessen und Anlagen zugeordnet. Rund 2.200 Variablen werden dafür im Werk Lenzing standardisiert eingelesen. Rund 95% der Daten gelangen über ein vorhandenes Echtzeit-Datenerfassungssystem automatisch in B.Data, lediglich 5% der Werte erfordern eine manuelle Eingabe. Aufgrund der Mehrsprachigkeit und der Webfähigkeit lässt sie sich die Software in der gesamten Lenzing-Gruppe etablieren.
Beispiele für Energieverschwendung durch zeitweise oder ständigen Teillastbetrieb bei Strömungsmaschinen Ständige, erhebliche Verschwendung von elektrischer Energie Überdimensionierung vorsichtshalber (Planungssicherheit) unerwünschte Sekundäreffekte (Kavitation, Gasförderung, Druckbelastung) Pumpe Zusetzen von Filtern und Sieben Laufradverschleiß (Spaltverluste) Ablagerungen in Rohrleitungen Durchspülen von Leitungen, Sieben Wasserversorgung geplante Erweiterung des Netzes Zeitweise Verschwendung von elektrischer Energie Klimaanlage / Trockner unterschiedliche Menge Frischluft Druckluftversorgung Wasserversorgung unterschiedlicher Verbrauch Chemie, Prozesstechnik unterschiedlicher Rohstoff unterschiedliche Temperatur Stromkosten 24.000 /a (bei 0,0873 /kwh) unterschiedliche Konzentration unterschiedliche Endprodukte p P N Wartung Wartung t P N P N P N t Spülen Spülen t Erweiterung t
Wirkungsgradvergleich bei Strömungsmaschinenregelung Mengensteuerung über Drossel Einspeiseleistung Mengenregelung über Drehzahl Einspeiseleistung 285% Wirkungsgrade: 160% Wirkungsgrade: M X 281% 265% 160% 100% Transformator η T = 99 % Motor η M = 94 % Pumpe η P = 60 % Drosselventil η V = 63 % η 0 = 93 % η 1 = 38 % ~ M ~ 158% 152% 142% 100% Transformator η T = 99 % Umrichter η FU = 96 % Motor η M = 94 % Pumpe η P = 70 % η 0 = 89 % η 1 = 70 % Nutzleistung mit η steuer = Π η ν = 35 % Nutzleistung mit η regel = Π η ν = 63 % Bei Umrichterbetrieb sind die Stromkosten um (1 - η steuer / η regel ) = 44% kleiner, obwohl die Drehzahlregelung selbst einen geringeren Wirkungsgrad η 0 = 89 % hat als der netzbetriebene Motor ohne Umrichter η 0 = 93 %
Wirkungsgrade Ausgangssituation weltweit Russia (GOST) USA, Canada & Mexico (NEMA) Europe (CEMEP) Korea (KEMCO) Japan (JIS) Taiwan (CNS) China (CCC) India (IS) South Africa (SABS) Brazil (ABNT) Australia (AS/NS) Ziel der IEC 60034-30 : Vereinheitlichung zu EINEM weltweiten Wirkungsgradstandard
Neue Wirkungsgradstandards in Europa und USA IEC 60034-30 Auswirkungen durch die neuen Wirkungsgrade in Europa & USA Vergleich EFF zu IE Wirkungsgraden IE1-IE3 Wirkungsgrade 4-polig 50 Hz
Ab wann ist was gültig? Gesetzliche Durchführung nach EU-Verordnung 2011 2013 2015 2017 2019 2021 IE2 für alle Motoren (lt. Norm) IE1/ EFF2 Ende 16.06.2011 IE2-Mindestwirkungsgrad für Asynchron-Motoren 0,75 kw 375 kw IE3 für Motoren >7,5 kw 375 kw oder FU + IE2-Motor IE3 für alle Motoren 0,75 kw 375 kw oder FU + IE2-Motor EU-regulation 640/2009 Es dürfen keine IE1-Motoren (Ausnahmen siehe Gesetz) innerhalb der EU in Verkehr gebracht werden. 01.01.2015 IE3-Mindestwirkungsgrad für Motoren >7,5 kw 375 kw oder Kombination FU + IE2-Motor 01.01.2017 IE3-Mindestwirkungsgrad für alle Motoren 0,75 kw 375 kw oder Kombination FU + IE2-Motor
Auswirkung auf die Welt der Asynchronmotoren? die wichtigsten Änderungen auf einen Blick seit 16.06.2011 Pflicht
EU-Verordnung Nr. 640/2009 Inhalt und Ausnahmen Die EU-Verordnung zieht als Basis die Wirkungsgradnorm IEC60034-30, allerdings steht im Gesetz kein direkter Bezug zur Norm. Betroffen sind Motoren: Bis 1000 V 50/60 Hz Leistungsbereich 0,75 375 kw Alle Bauformen Betriebsart S1 Nicht betroffen sind: 8-polige Motoren Betriebsart S2 S9 Polumschaltbare Motoren Synchronmotoren Einphasenmotoren FU-Motoren nach IEC/TS 60034-25 Ausgenommen sind: Ex-Motoren nach ATEX 94/9/EC Motoren mit direkt angebauter Bremse Brandgasmotoren >400 C Motoren, die dafür ausgelegt sind, ganz in eine Flüssigkeit eingetaucht betrieben zu werden Motoren entwickelt für Aufstellhöhe > 1.000 m und TAmb > 40 C Motoren, die in eine Anlage integriert sind und deren Wirkungsgrad nur in der Gesamtanlage gemessen werden kann
Eine Plattform für Niederspannungsmotoren weltweit 1LE eine Plattform für Niederspannungsmotoren 1LE2 Motorenfamilie für den NAFTA-Raum 1LE1 Motorenfamilie für Europa und weltweite Exportlinien 1LE0 Motorenfamilie für Asien Reihe General Purpose mit Alu-Gehäuse Increased Power Line Export Lines VSD Line AH 80 bis 160 in IE1, IE2, IE3, NEE, NPE Reihe Severe Duty mit GG-Gehäuse Basic Line / Performance Line Increased Power Line Export Lines VSD Line AH 100 bis 315 in IE2, IE3, NEE, NPE 1LE ist die zukünftige Plattform für unser weltweites Motorengeschäft 1LE beinhaltet auch die Wirkungsgradnormen IE2, IE3 und darüber
Fokus Applikationen und Branchen für Motoren Pumpen Lüfter Chemie Öl & Gas GP SD Kompressoren Metalle & Bergbau Transport Wasser / Abwasser Papier & Zellstoff Zement
Fokus Applikationen und Branchen für Motoren Pumpen General Purpose GP 1LE10 GP AH 80 bis 160 IE1, IE2, IE3, NEE, NP Kompressoren Lüfter Chemie Öl & Gas Severe Duty SD 1LE15 Basic Line 1LE16 Performance Line SD AH 100 bis 315 IE2, IE3, NEE, NP Metalle & Bergbau Transport Wasser / Abwasser Papier & Zellstoff Zement
Abgrenzung Basic Line Performance Line FUNKTION Lagergröße Nachschmierung Farbsystem Entwässerung Leistungsschild Motorschutz Basic Line 1LE15 62 (63 ab Achshöhe 280) Optional (Standard ab Achshöhe 280) Standard finish Corrosion Category C2 Ablassstopfen Kunststoff Keiner Performance Line 1LE16 63 Standard Special finish Corrosion Category C3 T-Drains Stahl PTC Lüfterhaube Kunststoff Stahl vertriebliche Neuheit Gewährleistung 18 Monate 36 Monate
Zusammenfassung Technical Services Products Lower Energy Costs + = Technische Dienstleistungen: Identifizierung/ Bewertung von Einsparpotenzialen Optimierungskonzept Realisierung Produkte: IE2-Motoren haben bis zu 7% höheren Wirkungsgrad Der Einsatz von Frequenzumrichter + IE2 Motor spart bis zu 70% der Stromkosten SinaSave Kundennutzen: Geringerer Stromverbrauch Reduzierung der Betriebskosten Kleinere Umweltbelastung Einhaltung gesetz. Vorgaben Optimierte Systeme
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Michael Sedlacek Siemensstr. 90 1210 Wien E-Mail: michael.sedlacek@siemens.com
Links IE-Homepage: Homepage Energy saving: IE Flyer Siemens: Broschüre Energy Efficient Drives: Kostenloser Download SinaSave4.0 www.siemens.de/international-efficiency www.siemens.de/energiesparen www.siemens.de/international-efficiency www.siemens.de/energiesparen www.siemens.de/sinasave ErP-Richtlinie, ecodesign http://eurlex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=oj:l:2009:191:0026:0034:de:pdf Alle Sprachen: http://eurlex.europa.eu/notice.do?val=498539%3acs&lang=en&list=498539%3acs%2c&pos=1&page=1&nbl 1&pgs=10&hwords=Nr.+640%2F2009+der+Kommission+vom+22.+Juli+2009%7E&checktexte=checkbox&visu= ErP-Richtlinie, LOT11 http://www.eup-richtlinie.at/lot11.html Gesetz EBPG = Energiebetriebene-Produkte-Gesetz http://www.ebpg.bam.de/de/ EuP-Network www.eup-network.eu