Da geht die Post ab

Der Online-Handel boomt und beschert der Paketbranche regelmäßig neue Bestmarken. Um der steigenden Paketflut Herr zu werden, müssen Versanddienstleister ihre Kapazitäten erhöhen und gleichzeitig die Prozesse effizienter gestalten. Eine Schlüsselfunktion nehmen dabei die Paketverteilzentren ein, die die gewaltigen Sendungsmengen in Rekordzeit sortieren und vollautomatisch zur Weiterleitung an regionale Zustellpunkte vorbereiten.

Besonderes Augenmerk gilt hier der Antriebstechnik. Sie sorgt nicht nur für einen reibungslosen Betrieb, sondern bietet auch ein enormes Potenzial hinsichtlich Energieeffizienz, Effizienzsteigerung und Kostensenkung, wie das nachfolgende Exempel mit Antriebstechnik von Nord zeigt.

Energieverbrauch bietet größten Hebel

Ein großer Anteil der Energiekosten in Paketverteilzentren entfällt auf die Antriebstechnik. Der Energieverbrauch bietet daher den größten Hebel zur Reduzierung der Total Cost of Ownership (TCO).

Mit modernisierten Frachtzentren können Paketdienstleister die zunehmende Zahl an Sendungen besser bewältigen. In einem Anwendungsbeispiel werden rund 35.000 Pakete pro Stunde umgeschlagen. In Stoßzeiten, wie z. B. zur Weihnachtszeit oder an speziellen Aktionstagen wie dem Black Friday, ist es in der Regel ein Vielfaches mehr.

Auf zwei Ebenen verteilen sich Laderampen für ein- und ausgehende Pakete sowie steigende, fallende und horizontale Förderbänder, Taktbänder und Kurven. Insgesamt erstreckt sich die Förderstrecke über mehr als vier Kilometer. Die Bandgeschwindigkeit beträgt circa 2,5 m/s und die Beschleunigung liegt bei durchschnittlich 3 m/s², kann aber bei Bedarf auf bis zu 5 m/s² erhöht werden.

Wichtig sind in diesem Zusammenhang vor allem drei Punkte: eine hohe Betriebssicherheit mit minimalen Stillstandzeiten, niedrige Gesamtbetriebskosten (TCO) sowie ein geringer Wartungsaufwand. Die Anlage sollte daher mit energiesparender, zuverlässiger und servicefreundlicher Antriebstechnik ausgestattet werden.

Effizienzpotenziale und Kostentreiber aufdecken

Existiert eine bestehende Anlage können die tatsächlichen Belastungen in bestimmten Positionen gemessen und in Relation zur installierten Leistung gesetzt werden. So kommen Kostentreiber schnell ans Licht. Eine besondere Rolle spielen dabei die Themen Energieeffizienz und Variantenreduzierung. Werden die Antriebe für jede einzelne Förderbandposition exakt ausgelegt, laufen sie zwar am optimalen Arbeitspunkt, allerdings erhält man aufgrund unterschiedlichster Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Drehzahl, Leistung und Moment bei einer Anlage mit 700 Motoren theoretisch bis zu 700 Antriebsvarianten. Die Folge: hohe Kosten in den Bereichen Administration, Service, Engineering und Ersatzteilbevorratung.

Reduziert man die Zahl der Varianten dagegen auf eins und setzt für alle Positionen nur eine einzige Getriebe-Motor-Kombination ein, führt das zu einer enormen Überdimensionierung, da alle erforderlichen Drehmomente und Drehzahlen mit nur einer Antriebsvariante erzielt werden müssen. Weder das eine noch das andere ist wirtschaftlich. Die große Kunst bestehe darin, heißt es bei Nord, Energieeffizienz und Variantenreduzierung in Einklang zu bringen.

Nord Drivesystems verfügt eigenen Angaben zu Folge über das entsprechende Know-how sowie langjährige Erfahrung und kennt den Weg zum Optimum. „Logidrive“-Antriebe meistern, so heißt es weiter, „den Spagat zwischen energieeffizientem Betrieb und einem Minimum an Antriebsvarianten mit Bravour“. Das Resultat sei ein optimaler Kompromiss aus Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten.

Hoher Energieverbrauch im Teillastbereich

Im Paketverteilzentrum waren Motoren mit Leistungen von vier Kilowatt installiert. Die tatsächliche Leistung liegt allerdings durchschnittlich bei lediglich 1,1 Kilowatt und unter Maximallast bei 1,9 Kilowatt. Letztere wird jedoch nur selten erreicht, sodass die Antriebe die meiste Zeit im Teillastbereich arbeiten – was insbesondere bei Asynchronmotoren zu einem hohen Energieverbrauch führt. Im Endeffekt beträgt die Auslastung der Motoren magere 28 Prozent – viel zu gering für einen wirtschaftlichen Betrieb.

Werden stattdessen „Logidrive“-Antriebe mit einer Motorleistung von 2,2 Kilowatt verwendet (also die nächstgrößere Leistungsstufe zur tatsächlichen Maximallast), lässt sich die Auslastung auf bis zu 50 Prozent steigern – und das mit kleineren Motoren und weniger Antriebsvarianten.

Standardisierung, im Teillastbereich hocheffiziente IE4 und IBS+ Synchronmotorentechnologie sowie die Berücksichtigung der guten Überlastfähigkeit der Motoren machen nach Angaben von Nord den Unterschied. Das senke den Energieverbrauch und reduziere den Serviceaufwand. Im Resultat bleiben die Gesamtbetriebskosten gering.

Einspareffekte von vielen Faktoren abhängig

Natürlich ist jede Anlage anders. Wie hoch die Einspareffekte letztendlich ausfallen, hängt von vielen Faktoren ab. Dazu gehören unter anderem Parameter wie Durchsatz, Anlagengröße, Paketgröße, Temperatur und Geschwindigkeit. Unabhängig davon: Dank hocheffizienter IE4- und IE5+-Synchronmotoren mit Permanentmagnettechnologie lassen sich die Betriebskosten in Paketverteilzentren signifikant senken.

Die „Logidrive“-Systeme bestehen aus einem energieeffizienten Permanentmagnet-Synchronmotor, einem zweistufigen Kegelstirnradgetriebe sowie einem motornah installierten „Nordac-Link“-Frequenzumrichter. Die dezentralen Antriebseinheiten sind Unternehmensangaben zu Folge hocheffizient, dank Plug-and-play-Technik servicefreundlich und bewirken eine deutliche Reduzierung des Ersatzteilvorrats im laufenden Betrieb.

Das gesamte System ist zudem modular aufgebaut, sodass alle Komponenten der Antriebstechnik individuell gewartet werden können. Das minimiert die Instandhaltungs- und Reparaturkosten. Alle Anschlüsse werden über einfache Steckverbindungen hergestellt, zusätzlich sorgen integrierte Wartungsschalter und Handbedienschalter für eine hohe Benutzerfreundlichkeit. Auch die Kabel werden von Nord mitgeliefert. Mögliche Fehlerquellen würden so ausgeschlossen und die Inbetriebnahme erleichtert.

Hoher Wirkungsgrad, sehr gute Performance

Dank PMSM-Technik (Permanentmagnet-Synchron-Motor-Technik) haben die Motoren einen hohen Wirkungsgrad über einen weiten Drehzahl- und Drehmomentbereich und bieten so auch in Teillast- und Teildrehzahlbereichen eine sehr gute Energieverbrauchsperformance – ein, wie es heißt, klarer Vorteil gegenüber herkömmlicher Asynchrontechnik. In Kombination mit der 300-prozentigen Überlastfähigkeit der IE4-und IE5+-Motoren kann so statt verschiedener Motorbaugrößen nur eine einzige Motorbaugröße eingesetzt werden. Diese wird dabei je nach Leistungsanforderung von seinem Umrichter mit unterschiedlichen Frequenzen betrieben.

Bei der „Nordcon“-App mit dem Bluetooth-Stick „Nordac Access BT“ handle es sich um eine sichere, mobile und intuitiv bedienbare Lösung zur Parametrierung, Optimierung und Wartung von Nord-Antrieben. Zur Kontrolle und Optimierung der Förderantriebe wird der neue Bluetooth-Stick „Nordac Access BT“ mit der „Nordcon“-App genutzt.

Der Bluetooth-Stick wird direkt am Frequenzumrichter eingesetzt, Antriebsüberwachung und Fehlerdiagnose erfolgen mobil via Smartphone oder Tablet. Dabei erleichtern praktische Features wie die Dashboard-basierte Visualisierung, der Parameter-Schnellzugriff, eine Hilfefunktion, eine individuell konfigurierbare Oszilloskop-Funktion sowie eine Backup- und Recovery-Funktion die Servicearbeiten. Für den Parameter-Transfer zwischen einzelnen Frequenzumrichtern kann der Stick auch ohne die App verwendet werden.

Erhebliche Senkung des Energieverbrauchs

Der Anwender erhalte eine TCO-optimierte Anlage mit einem Höchstmaß an Effizienz und Zuverlässigkeit. Als Systemanbieter liefere Nord komplette Antriebspakete inklusive Stecker und Kabel. „De- und Montage sind damit im Nullkommanix erledigt“, heißt es bei Nord. Durch den Einsatz der „Logidrive“-Antriebe sowie den Umstieg von Asynchronmotoren auf IE4- und IE5+-Synchronmotoren kann der Energieverbrauch im Paketverteilzentrum erheblich gesenkt sowie die Zahl der Antriebsvarianten auf ein Minimum reduziert werden.

Bei Nord heißt es abschließend: „Der Anlagenbetreiber freut sich über niedrigere Stromkosten, weniger Verwaltungsaufwand sowie schlankere Herstellungs-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse.“ Die passgenaue Antriebsauslegung mache sich zudem positiv bei den Investitionskosten bemerkbar. (jak)