Energiesparantriebe reduzieren Energie- und Wartungskosten

Unterm Strich mit Gewinn

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Beim Ersatz eines vorhandenen Getriebemotors durch einen neuen Energiesparantrieb wird die Umwelt entlastet und die Energiekosten können soweit gesenkt werden, daß diese Maßnahme einen deutlichen Gewinn erbringt. Daß die Rechnung aufgeht, veranschaulicht dieser Beitrag.

Der Autor Dipl.-Ing. Harald Nieswandt ist Gruppenleiter Getra bei Getriebebau Nord, Schlicht + Küchenmeister GmbH&Co., Bargteheide/Hamburg

Motorwirkungs-grad
Seit vielen Jahren geht der Trend weg von den großen und leistungsstarken Zentralantrieben. Kleinere, dezentrale Antriebseinheiten lassen sich genauer an die Gegebenheiten anpassen, sind bei Defekten leichter zu ersetzen und damit anwendungsfreundlicher. Diese Antriebseinheiten bestehen fast immer aus einem robusten, preiswerten Drehstrommotor und einem Getriebe.
Allerdings besitzen gerade die, bei den Standard-Getriebemotoren oft eingesetzten kleineren Drehstrommotoren, schlechtere Wirkungsgrade. Deshalb wurde in den USA bereits 1992 ein Standard für Energiesparmotoren (high efficient motors) aufgestellt, der 1997 in Kraft trat. In einer beim Autor vorliegenden Tabelle sind die Wirkungsgrade der bisherigen Standard-Drehstrommotoren (Normalmotor) und die vom US-Energieministerium (EPACT) festgelegten Mindestwirkungsgrade aufgeführt. Bei Getriebebau Nord steht der Beschluß, diese Richtlinie zu erfüllen. Deshalb wurde eine Reihe von vierpoligen Drehstrommotoren mit verbessertem Wirkungsgrad entwickelt.
Der Getriebewirkungsgrad
Die verschiedenen Getriebearten besitzen – bauartenbedingt – zum Teil beträchtlich voneinander abweichende Wirkungsgrade. Bei Schneckengetrieben ist entscheidend, ob ein- oder mehrgängige Schnecken eingesetzt werden. Weiter spielt die Schneckendrehzahl eine wichtige Rolle und auch – wie bei allen anderen Bauarten – der Schmierstoff. Mit synthetischen Schmierstoffen läßt sich der Wirkungsgrad eines Getriebes deutlich steigern. Aber auch die Auswahl der Getriebeart ist entscheidend für den späteren Stromverbrauch: Besonders einstufige Schneckengetriebe mit hohen Übersetzungen besitzen einen eher schlechten Wirkungsgrad. Werden die besonders positiven Eigenschaften eines Schneckengetriebes verlangt, so sollte die Wahl eines Hochwirkungsgrad-Stirnrad-Schneckengetriebes in Betracht gezogen werden. Hierunter wird ein Stirnrad-Schneckengetriebe mit einer mehrgängigen Schnecke und einer vorgeschalteten Stirnradstufe verstanden. Ein derartiger Getriebemotor ist ebenfalls geräuscharm und kann durch eine geeignete geometrische Modifizierung der Stirnradstufe genauso leise ausgeführt werden wie ein einstufiges Schneckengetriebe. Nicht immer läßt sich das einfachste Getriebe einsetzen, da die unterschiedlichen Getriebearten jeweils Vorteile für den betreffenden Einsatzfall bieten.
Einfluß des Schmierstoffs
Die modernen Schmierstoffe (synthetische Getriebeöle) wirken sich – trotz eines höheren Anschaffungspreises – gleich mehrfach positiv aus:
n Deutliche Steigerung des Wirkungsgrades
n Verlängerung der Getriebelebensdauer
n Verringerung des Wartungsaufwandes
Diese Vorteile bedeuten im Regelfall eine erhebliche Kostensenkung durch einen geringeren Verschleiß, Steigerung des Wirkungsgrades und Verlängerung der Schmierstoffwechselfrist. Je nach Aufwand für den Ölwechsel und die notwendige Ölmenge können sich auch hier erhebliche Ein-sparungen ergeben: So ist bei einer Ölmenge von 100 Litern eine Einsparung von bis zu DM 250.- pro Jahr möglich.
Mögliche Kosten-einsparungen
Um die allein durch die verbesserten Wirkungsgrade mögliche Kostensenkung deutlich zu machen, soll hier eine Beispielrechnung mit einigen der acht verschiedenen Antriebsvarianten aus Tabelle Daten und Preise durchgeführt werden.
Angenommen wird
n eine erforderliche Abtriebsleistung am Getriebemotor von 0,7 kW
n eine Betriebszeit von 16 Stunden täglich, 5 Tage die Woche
n ein Energiepreis von DM 0,23 je kWh.
Berechnung der Kosten
Um die Kosten genau zu berechnen, sind mathematische Gleichungen anzuwenden.[Bem.: Aus Platzgründen muß hier auf die Ausführungen des Autoren zur Berechnungen der Kosten verzichtet werden. Diese können aber direkt bei Getriebebau Nord angefordert werden!(Red. KEM)].
Allein schon beim Vergleichen der ausgerechneten Energiekosten unterschiedlicher Antriebe wird deutlich, daß die Unterschiede bei den Energiekosten sehr groß sind und sich auch ein Energiespar-Drehstrommotor innerhalb kürzester Zeit amortisieren wird.
Die Berechnung der Amortisationszeit für den Energiespar-Drehstrommotor ergibt z.B., daß ein Stirnradgetriebe SK 620 mit einem Energiespar-Drehstrommotor und den geringfügig höheren Investitionsaufwand, eine Amortisationszeit von lediglich 45 Tagen hat! Und nach diesen 45 Arbeitstagen fallen durch den Energiesparantrieb Tag für Tag niedrigere Energiekosten an, so daß sich mit der Zeit eine beträchtliche Kosteneinsparung bemerkbar macht!
Wird z.B. der Getriebemotor SK 620 – 80 LH/4 (H für High Efficiency Motor = Energiesparmotor) anstelle des
SK 620 – 80 L/4 (Standardmotor) beschafft, so ergeben sich nach der Berechnung über die Jahre durch den geringeren Energieverbrauch allein des Motors die in der Abbildung aufgeführten Kosteneinsparungen.
Damit wird deutlich, daß schon durch den Elektromotor allein ein bedeutender Beitrag sowohl zum Umweltschutz als auch zur Kostensenkung geleistet werden kann. Die geringfügig höheren Investitionskosten werden damit zu einer guten Investition für die Zukunft unserer Umwelt und eine Reduzierung der späteren Betriebskosten.
Ersatz vorhandener Getriebemotoren
Bei einer bestehenden Anlage stellt sich die Frage, ob durch den Ersatz vorhandener Getriebemotoren mindestens soviel Energiekosten eingespart werden können wie der neue Antrieb kostet. Je nach den Einbauverhältnissen sind dabei enorme Einsparungen möglich.
Nicht berücksichtigt werden bei diesen Berechnungen die Kosten für den Umbau und die Einsparungen durch die verlängerten Schmierstoffwechselfristen, da diese von Betrieb zu Betrieb stark unterschiedlich ausfallen.
Ergibt sich die Situation, daß ein Stirnradgetriebemotor dorthin paßt, wo bislang ein Schneckengetriebemotor als Antrieb diente, so wird selbst der Ersatz des intakten Getriebemotors durch die Neuanschaffung eines Energiespar-Getriebemotors lohnenswert! Bei Austausch eines SK 1S 080 – 90 S/4 (Schneckengetriebemotor) gegen ein SK 620 – 80 LH/4 (Stirnradgetriebemotor) ergibt sich eine Amortisationszeit von 231 Tagen.
Das bedeutet: Nach lediglich 231 Arbeitstagen ist die gesamte Investitionssumme für den neuen Getriebemotor durch niedrigere Energiekosten wieder eingespart!
Sollte die Anlage jedoch noch für eine längere Zeit in Betrieb sein, so summieren sich die darüber hinaus eingesparten Energiekosten für einen einzigen Getriebemotor bereits nach drei Jahren auf über DM 1200,- und nach fünf Jahren auf stattliche DM 2360,-!
Gesamtwirkungsgrad entscheidend
Auch wenn die Wissenschaftler noch darüber streiten, wie hoch der menschliche Anteil an der Klimaerwärmung ist – die Verbraucher sind verunsichert, sie wollen ihren Nachkommen eine intakte Umwelt hinterlassen und wählen nach Möglichkeit umweltfreundliche Produkte.Mit dieser Einstellung wird aber nicht nur die Umwelt geschont – es lassen sich auch massiv Kosten senken. Mit einem Energiesparantrieb sind die Betriebskosten so weit reduzierbar, daß sich sogar der Austausch intakter Antriebe lohnen kann!
Für den Energieverbrauch eines Antriebs ist der Gesamtwirkungsgrad entscheidend – und dieser setzt sich zusammen aus:
Gesamtwirkungsgrad = Motorwirkungsgrad ( Getriebewirkungsgrad
Internet
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