Wächter gegen Stromhunger

Intelligente Energiedosierer reduzieren Verbrauch um bis zu 18 %

Läuft ein Elektromotor unterhalb seiner Nennleistung, nimmt er mehr Strom auf, als für die jeweilige Magnetisierung nötig ist. Unnötige Kosten sind die Folge. Was liegt also näher, als dem überhöhten Stromhunger den Garaus zu machen und den Motor mit einer „Energiesparintelligenz“ auszustatten?

12. Juli 2004

Kein anderer Antrieb für mechanische Leistung ist in Industrie, Handel und Dienstleistung so stark verbreitet wie der Induktionsmotor. Seit seiner Erfindung vor über 100 Jahren wurde sein Wirkungsgrad ständig gesteigert, die Auslegung und das Design von Spulen, Magneten und Rotoren ständig verbessert - intelligenter wurde er aber nicht. Niemand brachte ihm bei, nur so viel Strom aus dem Netz zu ziehen, wie er tatsächlich braucht.

Wird ein ungeregelter Elektromotor mit konstanter Drehzahl zyklischen Belastungen unterworfen, geht in der Phase der Teil- oder Leerlast zwischen 30 und 50 % der aufgewendeten Energie einfach verloren. Der Grund: Läuft der Motor unterhalb seiner Nennleistung, wird wesentlich mehr Strom aufgenommen, als für die Magnetisierung eigentlich nötig wäre. Erst nahe dem Bereich der vollen Belastung erreicht ein typischer, ungeregelter 3-Phasen-Induktionsmotor einen annehmbaren Wirkungsgrad von rund 80 bis 96 %. Der überhöhte Stromhunger und die damit verbundenen Kosten waren bei derlei Anwendungen, zumindest bisher, eine fixe Größe.

Eine weitere Schwachstelle ist, dass sich bei neuen Motoren Strom-Überlasten viel stärker auswirken und daher eher zu einem Ausfall führen können. Deshalb ist die Mehrheit der verbauten Motoren leistungsmäßig überdimensioniert, was sich nochmals negativ auf die Stromkosten auswirkt; aus Sicht der Maschinen- und Anlagenbauer soll eben eine gewisse Ausfallsicherheit garantiert werden. Eine lineare Erhöhung der Überlast bedeutet eine exponentiell geringere Lebensdauer.

Eine mögliche Abhilfe des Problems kommt aus England. Während Industriebetriebe in Deutschland noch vielerorts unnötig verbrauchte Energie bezahlen müssen, gilt für die Kollegen auf der Insel des Vereinigten Königreiches bereits seit April 2001 eine Umweltschutzabgabe (climate change levy), welche alle fossilen Brennstoffe und auch Elektrizität besteuert. 0,0043 englische Pfund werden pro verbrauchter Kilowattstunde fällig. Die Umsetzung dieser britischen Maßnahme ist eine direkte Folge des Klimaschutzabkommens von Kyoto zur Reduzierung der CO2-Emissionen um 20 % bis 2010. So ist es nicht verwunderlich, dass viele Firmen dort damit begonnen haben, ihre Motoren mit einer Energiesparintelligenz auszustatten.

Das Gerät trägt den Namen „Powerboss“, lässt sich an einem Motor leicht nachrüsten und funktioniert auf einem eigentlich sehr simplen Prinzip: Ein Mikrochip misst jede Hundertstelsekunde den tatsächlichen Strombedarf des Motors und regelt die Energiezufuhr dann über ein Thyristorengitter. Der Motor erhält immer genügend Strom, um seine Lasten präzise zu beschleunigen und ist für einen Sanftanlauf und -stopp über bis zu vier Minuten programmierbar. Besonders im Einsatz an zyklisch belasteten Motoren von Pressen, Kompressoren, Spritzguss-, Extruder- oder Tiefziehmaschinen, aber auch an Fördersystemen wie Rolltreppen erzielte man erstaunliche Resultate.

So wurden bei der Parker Pen Company im zentralen Werk im britischen Newhaven alle 25 Spritzgussmaschinen und alle Hauptkompressoren mit den Powerboss-Geräten ausgerüstet. Beim Spritzgießen sind Motoren-Belastungswerte von 40 % Voll-Last und 60 % Leerlast typisch. „Die festgestellte Energieeinsparung lag bei allen Maschinen bei bis zu 18 %“, erklärte Laurence Deakin, Produkt Support Service Manager, zuständig für die Wartung. „Bisher wurden rund 20.000 Pfund in Powerboss-Einheiten investiert, die monatlichen Einsparungen an Stromkosten liegen derzeit bei rund 4.000 Pfund, womit wir mehr als zufrieden sind“, so Deakin weiter.

Vor rund zwei Jahren begann der britische Generalimporteur der Demag Ergotech GmbH, die Demag Hamilton Ltd., Spritzgussmaschinen ab Werk mit dem Powerboss auszustatten. Nach einem Pilotversuch stellte sich heraus, dass bei den älteren Anlagen Einsparungen zwischen 12 und 16 % möglich waren. Mittlerweile sei es zu einem ernst zu nehmenden Verkaufsargument geworden, die Maschinen ab Werk mit den Stromspareinrichtungen von Powerboss auszustatten. Diese als zusätzlicher Kundenservice angebotene Leistung komme sehr gut an, betont der britische Importeur. Auch für die neueste Maschinengeneration wurde die Zusatzausrüstung mit dem Stromwächter vorteilhaft bewertet, hier konnten 7 bis 10 % Einsparung erzielt werden.

Richard Chambers, Generalimporteur von Powerboss für Deutschland, hält es für gut möglich, dass sich in vielen Fällen der Einsatz des Stromspargerätes ebenfalls günstig auf die Lifecycle- Costs von Motoren und Antriebsstrang auswirken kann: „Laut den uns vorliegenden Studien aus 18 Monaten Betrieb kann geschlossen werden, dass sich die Lebensdauer von Motoren und Getrieben deutlich verlängert“, teilt Chambers mit.

Erschienen in Ausgabe: 06/2004