Elektrische Antriebstechnik

Modernisierung zahlt sich aus

Im Siemens-Produktionswerk Bad Neustadt a. d. Saale haben Modernisierungsmaßnahmen bei der Wärmeversorgung zu Einsparungen von 360 000 pro Jahr geführt
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Der Trend zum Energiesparen hat inzwischen die meisten Branchen erfasst. Auch die Industrie hat erkannt, dass wertvolle Wettbewerbsvorteile in einer energieeffizienten Fertigung und einer nachhaltigen Produktion liegen. Beispielsweise wurde am Siemens-Produktionsstandort für Motoren in Bad Neustadt a. d. Saale in eine Modernisierung der Wärmeversorgung investiert und dabei ein erhebliches Energiesparpotenzial freigesetzt. Antriebstechnik trägt ihren Teil dazu bei.

Autor: Olaf Stenzel , Energieingenieur bei der Siemens AG, Division: Siemens Real Estate, Bad Neustadt/Saale

Mit einer Kosteneinsparung von ca. 360 000 € pro Jahr, einem Return on Investment von rund vier Jahren und einer CO2-Reduktion von 1270 t pro Jahr erweist sich die Investition in eine moderne Wärmeversorgung im Siemens-Produktionswerk Bad Neustadt a. d. Saale als klassisches Beispiel für den Wert von Energiesparmaßnahmen. Diese deutlichen Einsparpotenziale setzen sich im Wesentlichen aus der Nutzung effizienterer Anlagentechnik, der Einbindung von Prozessabwärme, einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage sowie dem reduzierten Aufwand bei der Betreuung der Anlagen zusammen.
Kernstück der neunmonatigen Modernisierungsmaßnahme der Siemens Real Estate, dem Immobilienverwalter der Siemens AG, war das zentral gelegene Kesselhaus, welches komplett entkernt und mit zwei modernen Gaskesseln mit je 2800 kW Leistung sowie einem Blockheizkraftwerk mit 238 kW elektrischer und 363 kW thermischer Leistung ausgestattet wurde. Letzteres liefert mit entsprechend hohem Wirkungsgrad die Grundlast für den Wärme- sowie den Strombedarf des gesamten Standorts.
Niedrige Systemtemperaturen: Garant für Energieeinsparung
Neben der Erneuerung der Wärmeerzeugung wurde auch das Temperaturniveau im internen Heizungsnetz drastisch reduziert. Von der früheren Heißwasserverteilung mit Temperaturen zwischen 130 bis 150 °C ist man nun auf ein Niveau von 60 bis 90 °C zurückgegangen. Grundlage für die Reduzierung der Temperaturen waren die Erneuerung bzw. technische Anpassung der Verteilerstationen, der Versorgungsleitungen sowie einzelner Wärmeübertrager.
In diesem Zusammenhang wurde auch eine Produktionshalle mit drei neuen Lüftungsanlagen ausgestattet. Die hier eingesetzten frequenzgeregelten Motoren sowie die neuen Rotationswärmeübertrager arbeiten aufgrund ihrer neuen Technik effizienter als die bisherigen Lüftungsanlagen. Einsparungen von bis zu 70 % sind im Vergleich zur vorherigen Situation möglich.
Effiziente Lüftungsanlagen durch innovative Läufer
Einen wichtigen Anteil an der energetischen Einsparung bei den neuen Lüftungsanlagen trägt die Antriebstechnik. So sind die Lüftungsanlagen mit je zwei energieeffizienten Drehstrom-Asynchronmotoren des Typs Simotics GP 1LE1 (General Purpose) mit einer Leistung von 11 kW ausgestattet. Das Besondere an dieser Motorenreihe mit Aluminiumgehäuse ist, dass sie mit den innovativen Läufern ausgerüstet sind, die noch energiesparender arbeiten als konventionelle Elektromotoren. Möglich ist dies durch fertigungstechnische Finessen von Siemens.
In Aluminium gibt es diese Motoren in den Größen 0,75 bis 22 kW. Vor allem für Lüfter, die im Dauerbetrieb laufen, eignen sich solche Energiesparmotoren. Seit 16.06.2011 besagt die EU-Verordnung 640/2009, umgesetzt aus der europäischen Richtlinie ErP (Energy-related Products), dass in der EU Drehstrom-Asynchronmotoren zwischen 0,75 und 375 kW einen Mindestwirkungsgrad IE2 (High Efficiency) aufweisen müssen. In Bad Neustadt haben sich die Verantwortlichen schon längst für die energieeffizienten IE2-Motoren der 1LE1 Reihe entschieden.
Der Grund ist klar: Bei Laufzeiten von mehr als 2000 h pro Jahr, wie sie in Lüfterantrieben nicht selten sind, sparen solche hocheffizienten Motoren noch mehr wertvolle Energie. Interessant dabei ist, dass aufgrund der optimalen Materialauswahl die IE2-Motoren die gleiche Baugröße haben wie die IE1-Motoren, was letztlich natürlich auch Platz spart. Der Unterschied zeigt sich indes beim Wirkungsgrad, wenn man die Wirkungsgradkurven eines 4-poligen 50-Hz-Motors mit 11 kW gemäß IEC 60034-30 vergleicht: Während ein IE1-Motor etwa 86 % erreicht, liegt ein IE2-Motor bereits bei etwa 88 % und ein IE3-Motor sogar bei rund 91 %.
Bedarfsabhängige Lüfterregelung mit viel Potenzial
In einer geschätzten Größenordnung bis 70 % liegt bei den neuen Lüftungsanlagen die Stromersparnis. Dies wird unter anderem durch eine bedarfsabhängige Drehzahlregelung erreicht. Hierzu werden die Energiesparmotoren über Frequenzumrichter des Typs SED2 von Siemens angesteuert. Diese Geräte sind speziell für die Anforderungen im Bereich Heizung, Klima und Lüftung optimiert worden. Hierzu besitzen sie einen integrierten PID-Regler für eine Drehzahl-, Druck- und Temperaturregelung. 15 Festfrequenzen lassen sich damit programmieren und vier Ausblendfrequenzen.
Interessant für die optimalen Energiesparwerte für die Lüftungsanlagen auf der Produktionshalle ist auch die integrierte Bypass-Funktion bei Nennlastbetrieb. Diese reduziert die elektrischen Schaltverluste des Umrichters zusätzlich. Außerdem beinhalten alle SED2-Typen Low Harmonic Technologie (LHT) zur Reduktion der Netz-Oberwellenströme. So erreichen die Geräte sogar ohne zusätzliche Drosseln ein THDI (Total Harmonic Distortion of current) von kleiner oder gleich 29 %. Das zeigt: Energiesparen lohnt sich – angefangen bei der Antriebstechnik.
Siemens,, Bad Neustadt/Saale, Tel.: 09771 95-0, E-Mail: olaf.stenzel@siemens.com
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