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Bild: Bauer Gear Motor
Effizienz für Antriebssysteme

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Einhaltung der neuen Normen

Text: Bauer Gear Motor
Seit geraumer Zeit ist die Steigerung der Wirkungsgrade von Elektromotoren weltweit ein Anliegen, und inzwischen existieren diverse Normen zur Unterstützung dieses Ziels. Andererseits ist klar, dass es eines breiteren Blickwinkels bedarf, wenn der gesamte Antriebsstrang einer Wirkungsgradverbesserung unterzogen werden soll. Hierzu muss die Konstruktion sowohl die Effizienz der Startersysteme als auch den Wirkungsgrad der angetriebenen Komponenten einkalkulieren, was zur Einführung einer neuen Norm - EN 50598 - geführt hat.

Am 1. Januar traten in Europa mit der Verordnung 640/2009 die jüngsten Wirkungsgradvorschriften für Elektromotoren in Kraft. Demzufolge müssen in Neuinstallationen Motoren des Leistungsspektrums von 7,5 kW bis 375 kW entweder in IE3 eingestuft oder als IE2 mit einem Frequenzumrichter ausgestattet sein. Dieser Ansatz konzentriert sich allein auf die Wirkungsgradsteigerung bei einem bestimmten Produkt beziehungsweise die hierdurch mögliche Verlustreduzierung.

Projektierer und Endanwender müssen nun entscheiden, welche Option in der Kombination die effizienteste Lösung für ihre Anwendung darstellt. IE3-Motoren haben eine eindeutige Wirkungsgradangabe bei Nenndrehzahl und 50 Prozent, 75 Prozent und 100 Prozent Last. Anwendungen, die variable Drehzahlen verlangen und nicht unter konstanter Last laufen, lassen sich derzeit mit den bekannten Produktleistungsdaten nicht bewerten. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es für Projektierer und Endanwender nicht möglich, die einzelnen konkurrierenden Komponenten für den Antrieb zu vergleichen, um am Ende die effizientesten Motor- und Umrichterkomponenten zu wählen.

Ähnlich sieht es aus, wenn der Motor in ein Produkt, beispielsweise einen Lüfter oder eine Pumpe, integriert ist. Hier kann die Effizienz des Motors nicht unabhängig vom Produkt ermittelt werden. Mit dieser Problematik befasst sich eine neue Norm: EN 50598 beschreibt einen Energieeffizienzindex für Antriebssysteme (Power Drive Systems, PDS) und wird entwickelt, damit die potenziellen Energieeinsparungen in den oben genannten Fällen realisiert werden können. EN 50598-1 beschreibt die allgemeinen Anforderungen für die Erstellung von Normen zur Energieeffizienz von Ausrüstungen mit Elektroantrieb nach dem erweiterten Produktansatz (EPA) und semi-analytischen Modellen (SAM). Im Wesentlichen geht es hierbei um die Kombination der Effizienzklassen des Antriebssystems und der angetriebenen Komponenten (Pumpe, Getriebe, Verdichter).

EN 50598-2 verlagert den Fokus von der Einzelkomponente auf die Effizienz des gesamten Antriebssystems. Die neuen Effizienzklassen (International Efficiency for Systems, IES) geben eine Struktur vor, die den Vergleich der Wirkungsgradverluste für ein gesamtes Antriebssystem (PDS) ermöglicht. Der mittlere Bereich ist IES1. Systemen mit Verlusten > 20 Prozent gegenüber IES1 wird die Klasse IES0 zugewiesen. Effizientere Systeme mit Energieverlusten ab 20 Prozent < IES1 werden als IES2 eingestuft. EN 50598-3 liefert einen quantitativen Ökodesign-Ansatz mittels Ökobilanzierung einschließlich Produktkategorieregeln und dem Inhalt von Umweltdeklarationen.

Außerdem wird diese neue Norm den Endanwendern eine genaue Berechnung der Amortisierungszeiten erleichtern. Bislang wurde der Gesamtwirkungsgrad drehzahlgeregelter Elektromotoren mithilfe überschlägiger Energieverbrauchsdaten geschätzt. Mit den verifizierten Effizienzkurven kann jetzt die Amortisationsfrist für eine Motor/Antrieb-Kombination realistischer ermittelt werden. Von Herstellern drehzahlgeregelter Antriebe wird in Zukunft die Angabe von Verlustdaten entsprechend den für das komplette Antriebsmodul (Complete Drive Module, CDM) definierten Teillastmesspunkten verlangt, während diejenigen, die Elektromotoren oder Getriebemotoren herstellen, nicht zur Angabe der Verlustdaten bei der vorgegebenen Teillast gezwungen werden sollen. Bauer wird allerdings transparent mit den Effizienzwerten seiner Produkte umgehen und die erforderlichen Daten sowohl in gedruckter Form als auch auf der Website veröffentlichen.

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