Intelligente Motoren
2. Dezember 2009
Die Europäische Union hat sich ehrgeizige Ziele gesetzt. So sollen die Treibhausgasemissionen in Europa bis 2020 um 30 Prozent gegenüber 1990 gesenkt werden. Energiesparlampen können einen Teil dazu beitragen. Wenn in Deutschland alle Wohnungen, Häuser, Büros, Fabriken und die gesamte Straßenbeleuchtung auf Energiesparlampen umgestellt würde, dann könnten pro Jahr 22 Milliarden Kilowattstunden gespart werden. Das schätzt der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI). Würden alle Kühl- und Gefriergeräte auf den neuesten Stand gebracht, könnten dadurch noch mal acht Milliarden Kilowattstunden eingespart werden. Was allerdings viele nicht wissen: Noch deutlich mehr könnte eingespart werden, wenn in der Industrie herkömmliche Antriebe durch energiesparende Antriebe mit Drehzahlregelung ersetzt würden.
Was ist ein regelbarer Antrieb?
Ein nicht drehzahlgeregelter Antrieb kennt nur zwei Zustände: ein und aus. Wird er eingeschaltet, so läuft er konstant mit derselben Drehzahl, egal ob die gesamte Leistung benötigt wird oder nicht. Bei einem regelbaren Antrieb lässt sich die Drehzahl stufenlos regulieren. Setzt man einen regelbaren Antrieb beispielsweise bei einer Rolltreppe ein, so hat man die Möglichkeit, ihn bei normalem Betrieb mit hoher Drehzahl laufen zu lassen. Nutzen aber nur wenige oder keine Menschen die Rolltreppe, so wir der Antrieb heruntergeregelt und die Rolltreppe läuft mit weniger Energie. Nach dem Prinzip können die Antriebe auch bei Förderbändern oder Getränkeabfüllanlagen eingesetzt werden. Die Geschwindigkeit wird dann der Produktion angepasst. Der Energieverbrauch lässt sich noch weiter reduzieren, wenn der regelbare Antrieb zudem mit einem Energiesparmotor ausgerüstet ist.
Wie hoch ist das Einsparpotential?
Das Einsparpotential ist gewaltig, sagt Werner Blaß, Geschäftsführer des Fachbereichs Elektrische Antriebe beim Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. (ZVEI): "Beides zusammen - energieeffiziente Motoren und regelbare Antriebe - würde eine Ersparnis von 38 Milliarden Kilowattstunden allein in Deutschland erbringen – pro Jahr. Das entspricht der Stromerzeugung von vier bis fünf Großkraftwerken." Der CO2-Ausstoß in Deutschland könnte dadurch um rund 23 Millionen Tonnen pro Jahr gesenkt werden – das wären immerhin schon 2,8 Prozent des Gesamtausstoßes von 832 Millionen Tonnen. Dabei würden die energieeffizienten Motoren rund ein Drittel der Einsparung ausmachen, die intelligente Regelung der Motoren zwei Drittel. Damit könnte die deutsche Industrie nach Schätzungen des ZVEI rund vier Milliarden Euro Stromkosten pro Jahr sparen.
Wie teuer sind regelbare Antriebe?
In der Anschaffung ist ein regelbarer Antrieb rund 20 bis 25 Prozent teurer als ein nicht regelbarer Antrieb. Dieser Aufpreis lässt sich innerhalb recht kurzer Zeit durch die Stromersparnis wieder hereinholen. Bei durchschnittlicher Nutzung rentiert sich ein regelbarer Antrieb bereits nach ein- bis eineinhalb Jahren. Dabei sind Antriebe in der Industrie in der Regel mehrere Jahrzehnte im Einsatz.
Warum werden nur so wenige regelbare Antriebe eingesetzt?
In Deutschland gibt es rund 35 Millionen Antriebe, wovon nur rund zehn Prozent regelbar sind. Viele Antriebe sind schon Jahrzehnte im Einsatz und die Unternehmen wollen sie erst austauschen, wenn sie nicht mehr funktionieren. Aber auch bei der Anschaffung neuer Antriebe wird oft auf die günstigeren ungeregelten zurückgegriffen. Werner Blaß vom ZVEI hat eine Erklärung dafür: "Es ist heute leider noch so, dass Investitionskosten von Betriebskosten getrennt werden. Der Investitionskostenverantwortliche ist nicht verantwortlich für die Betriebskosten, die oft 90 bis 95 Prozent der gesamten Lebensdauerkosten ausmachen." So wird der für den Einkauf zuständige Manager dafür belohnt, dass er möglichst günstig einkauft. Er hat also keinen Grund, teurere Antriebe anzuschaffen – auch wenn diese sich schon nach kurzer Zeit rechnen würden. Zudem wollen viele Unternehmen ein laufendes System nur ungern ohne große Not verändern – frei nach dem Motto "Never change a running system" (Ändere niemals ein funktionierendes System).
Und schließlich müsste das Wartungspersonal auf die neuen Antriebe umgeschult werden. Das kostet Geld und bindet Arbeitskräfte. Zudem sind die Stromkosten nicht immer präsent, sagt Ulrich Hopp, Leiter Technisches Vertriebsbüro des Antriebsherstellers SEW-Eurodrive in Langenfeld bei Köln: "Das Problem ist, dass man den Energieverlust nicht sehen kann. Stellen Sie sich vor, der Stromverlust wäre ein Gartenschlauch, der Löcher hat. Das würde man in Form der Wasserpfütze sofort sehen. Da würde sofort jemand etwas dagegen tun. Bei Strom sieht man das nicht. Der verschwindet einfach und es kann dann nur noch auf der Stromrechnung erkannt werden."
Und es gibt noch einen weiteren wichtigen Punkt: Die Hersteller von Antrieben verkaufen ihre Produkte in der Regel an Maschinenbauer, die dann eine komplette Anlage mit Dutzenden Antrieben an einen Endabnehmer verkaufen. So verkauft ein Antriebshersteller einem Maschinenbauer beispielsweise ein paar Dutzend Antriebe. Dieser verbaut sie in einer Getränkeabfüllanlage und verkauft sie an eine Brauerei. Der Maschinenbauer muss sich gegen Konkurrenten durchsetzen und daher die Abfüllanlage der Brauerei günstig anbieten können. Sparen kann er, indem er ungeregelte Antriebe verbaut. Schließlich können ihm die höheren Stromkosten der Brauerei egal sein.
Lohnen sich regelbare Antriebe immer?
In den meisten Fällen lohnen sich regelbare Antriebe, wie Ulrich Hopp von SEW-Eurodrive am Beispiel einer Getränkeabfüllanlage erklärt: "Wir haben eine mit einem entsprechenden Sparantrieb ausgerüstet. Dabei haben Sie bereits nach ungefähr 1,3 Jahren eine so hohe Energieersparnis, dass Sie damit die höheren Anschaffungskosten wieder wett machen können." Generell gilt: je länger ein Antrieb im Gebrauch ist, desto höher kann die Ersparnis sein. Wird ein Antrieb allerdings nur dazu genutzt, beispielsweise einmal pro Tag ein Tor oder eine Klappe zu öffnen und zu schließen, dann ist ein regelbarer Antrieb nicht nötig. Geht es aber darum, eine ständig laufende Produktion flexibel der Nachfrage anzupassen, dann kann sich der geregelte Antrieb bereits recht schnell bezahlt machen.
Wie geht es weiter?
Gesetze zum Stromsparen bei Antrieben gibt es in Deutschland noch nicht. Ab 2011 allerdings dürfen in Europa nur noch Strom sparende Motoren verkauft werden. Ab 2015 müssen sie dann auch regelbar sein. Beides gilt für Motoren zwischen 0,75 und 375 KW Leistung. Das Problem ist allerdings, dass für den Altbestand die neuen gesetzlichen Regelungen nicht gelten. Hier könnte die Politik also noch Anreize schaffen, damit die Unternehmen auch ihren Altbestand durch energiesparende Antriebe ersetzen.
Autor: Marco Müller
Redaktion: Henrik Böhme