Effiziente elektrische Antriebssysteme

In Logistikzentren, Lagerhallen sowie Airports sind elektrische Antriebe für einen bedeutenden Anteil am gesamten Stromverbrauch verantwortlich. In der Regel sind sie der größte einzelne Energieverbraucher, mit einem Anteil von etwa 30 bis 40 Prozent des gesamten Verbrauchs, stellenweise sogar mehr. Die Energieeffizienz dieser Systeme ist daher entscheidend für die nachhaltige Gestaltung der Anlagen und wirkt sich erheblich auf die Betriebskosten aus. Im Umkehrschluss folgt, dass elektrische Antriebe ein großes Potenzial bieten, um die Gesamtkosten für Energie zu senken und so die CO₂-Bilanz eines Unternehmens zu verbessern. Gelingt es, diejenigen Antriebe und Komponenten zu identifizieren, die ineffizient arbeiten, um sie anschließend per Retrofit durch moderne, effizientere Modelle zu ersetzen, ergeben sich gleich an mehreren Stellen positive Effekte.

Ein gutes, weil aktuelles Beispiel sind Gepäckförderanlagen an großen Airports: Für Flughäfen ist Klimaschutz eines der großen Themen, denn Flugreisen sollen weniger CO₂ erzeugen. Dafür unternehmen sie große Anstrengungen: Zwischen 2019 und 2023 hat sich laut Statista die Zahl klimaneutraler Flughäfen in Europa nahezu verdoppelt. Das internationale Airport Carbon Accreditation Programm (ACA) hat es sich zum Ziel gesetzt, dass diese Zahl von zuletzt 80 auf 100 im Jahr 2030 steigen soll. Ein Ansatzpunkt ist der nachhaltige Betrieb der Airports, welcher unter anderem flughafenspezifische Anlagen wie Gepäckförderanlagen umfasst.

Gesucht & gefunden: Die energieeffizienteste Antriebslösung

„Tatsächlich stecken in Anlagen zur Gepäckförderung häufig einige Optimierungspotenziale, was ihren energieeffizienten Betrieb angeht“, sagt Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing von Nord Drivesystems. Das norddeutsche Unternehmen ist Systemlieferant von innovativen Antriebslösungen in mehr als 100 Branchen. Ein Schwerpunkt sind ganzheitliche Antriebskonzepte für die Fördertechnik in der Intralogistik, die Effizienz und Kosten in Balance bringen. Damit seine Kunden aber auch vorhandene Installationen entsprechend verbessern können, bietet der Hersteller eine eigene Beratungsleistung an: den „Nord Eco“-Service.

„Nord Eco“ hilft, die energieeffizienteste Antriebslösung für einen konkreten Anwendungsfall zu finden. Dafür werden zunächst umfassende Messungen durchgeführt. Hilfsmittel ist die sogenannte „Nord Eco“-Box, ein mobiler Schaltschrank, der zwischen den Motor und die Stromversorgung der vorhandenen Installation geschaltet wird. Die „Nord Eco“-Box besteht aus einem Energiemessgerät mit Datenlogger-Funktion, Stromwandler und Kabelanschlüssen. Sie misst sowohl Strom als auch Spannung. Daraus bestimmt sie die Wirk- beziehungsweise die Blindleistung, also die tatsächlich genutzte beziehungsweise die tatsächlich nicht genutzte Energie. Aus dem Verhältnis dieser beiden Größen ergibt sich am Ende der Leistungsfaktor.

Langzeitmessung zeichnet deutliches Bild

Die Messung erfolgt über einen Zeitraum von mindestens zwei Wochen. In dieser Zeit zeichnet die „Nord Eco“-Box dauerhafte Belastungen, Lastspitzen und unregelmäßige Zustände auf. Daran ist dann abzulesen, ob eine Anlage in der Dimensionierung den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entspricht. „Häufig finden wir Antriebssysteme vor, die für die jeweilige Anwendung deutlich überdimensioniert sind“, so Niermann.

Nach Abschluss der Messung werden die Daten über eine Nord-eigene Software ausgewertet. Auf dieser Basis arbeitet Nord einen Optimierungsvorschlag aus, mit dem Ziel, die Systemleistung zu optimieren, die Energieeffizienz zu erhöhen und die Varianten eingesetzter Komponenten zu reduzieren. Das Alternativsystem wird installiert; es erfolgt eine Vergleichsmessung mit abschließender Analyse. Der Kunde erhält alle Ergebnisse in Form eines PDF-Dokuments, bei der Interpretation der Daten leisten die NORD-Experten Unterstützung. Unterm Strich steht am Ende eines „Nord Eco“-Prozesses ein geringerer Energieverbrauch, niedrigere Kosten sowie ein reduzierter CO₂-Ausstoß.

Gepäckförderung mit nahezu 50 Prozent Einsparpotenzial

Das Einsparpotenzial durch „Nord Eco“ und die Nutzung effizienterer Antriebe, dank der Empfehlung von Nord, zeigt sich eindeutig anhand der erhobenen Daten an fünf großen europäischen Flughäfen. In zwei Anwendungen ging es darum, die eingesetzte Antriebstechnik zu modernisieren, um den Energieverbrauch zu optimieren und damit den CO₂-Fußabdruck zu verkleinern. Ausgangspunkt waren Antriebssysteme mit IE1-Motoren, als Alternative wurde eine „DuoDrive“-Lösung von Nord mit IE5+-Motor installiert. Gemessen wurde zwischen vier und sechs Wochen. In beiden Fällen war das Ergebnis eindeutig: Die Nord-Lösung erzielte eine Energieeinsparung von 43 Prozent beziehungsweise 48 Prozent. Durch den geringeren Energieverbrauch reduzierte sich der jährliche CO₂-Ausstoß um rechnerisch 144 Kilogramm beziehungsweise 137 Kilogramm.

Beide Anwendungen konnten zusätzliche Vorteile generieren. So führten in Fall 1 die niedrigeren Betriebstemperaturen des „DuoDrive“ zu einem sparsameren Einsatz der Klimaanlage. In Fall 2 errechnete Nord die Möglichkeit, dass um 50 Prozent weniger Varianten ausreichten, um die Gepäckförderanlage zu betreiben. Eine solche Variantenreduzierung hilft, über die Gesamtanlage Verwaltungskosten zu minimieren und Produktions-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse zu straffen. Die hocheffizienten Nord-Motoren, die ein konstantes Drehmoment über einen großen Drehzahlbereich leisten, eignen sich besonders für eine Variantenreduzierung.

„Nord Eco“ für alle Branchenapplikationen einsetzbar

Auch in einem weiteren Airport-Beispiel mit bereits energieeffizientem Antriebskonzept mit IE3-Motor konnte „Nord Eco“ deutlich machen, dass sich mit einer „DuoDrive“-Lösung mit IE5+-Motor und einem dezentralen Frequenzumrichter „Nordac Link“ noch nahezu 20 Prozent an Energie einsparen ließ. Die Messung beider Systeme erfolgte über etwas mehr als ein Jahr und ermittelte am Ende ein Einsparpotenzial von 590 Kilowattstunden sowie 396 Kilogramm CO₂. Die Mehrkosten des Systems mit höherem Wirkungsgrad hatten sich dank staatlicher Förderung umgehend amortisiert.

Durch den Austausch eines Antriebs in einer geraden Förderstrecke ließ sich an einem der Flughäfen der Stromverbrauch um 1.214 Kilowattstunden pro Jahr reduzieren, was in diesem Fall eine Gesamtersparnis von 45 Prozent bedeutet. Übertragen auf den Austausch oder die Optimierung von vier Antrieben in einer solchen Applikation, ließe sich so viel Energie einsparen, wie ein durchschnittlicher Vierpersonenhaushalt pro Jahr verbraucht.

Hohe Einsparungen ließen sich darüber hinaus auch durch die Messung mit „Nord Eco“ im Bereich Post & Parcel erreichen. So erzielte ein französischer Express-Paktdienstleister durch die Optimierung eines Antriebs in einer geraden Förderstrecke eine Einsparung von 1.165 Kilowattstunden pro Jahr, was den Stromverbrauch um 44 Prozent reduziert.

„Welche Anwendung der analysierte Motor antreibt, ob ein Förderband oder das Hubwerk eines Krans, ist für die Messung unerheblich“, sagt Jörg Niermann. „Wir haben bereits vielen Kunden in unterschiedlichen Branchen mit ‚Nord Eco‘ geholfen, die Energieeffizienz ihrer Produktion zu verbessern und damit auch ihren Carbon Footprint zu verkleinern.“ Für eine geplante Anlagenmodernisierung, auch per Retrofit, ist die Effizienzanalyse mit „Nord Eco“ eine wertvolle Entscheidungshilfe mit konkreten Handlungsempfehlungen. (ck)

Eine Information von Nord Drivesystems

Firmenprofil siehe Seite 64