Mehr Energieeffizienz in der E-Antriebstechnik durch Retrofit

Elektrische und elektrohydraulische Antriebe verursachen mit 46 Prozent einen erheblichen Anteil des Netzstroms. Rund 70 Prozent davon entfallen auf motorbetriebene Systeme wie Pumpen, Lüfter und Kompressoren, die damit zu den energieintensivsten Anwendungen zählen. Gleichzeitig verschärfen steigende Energiekosten und regulatorische Anforderungen wie das Energieeffizienzgesetz (EnEfG) den Bedarf an energieeffizienten Retrofit-Lösungen.

Einsparpotenziale liegen im bestehenden Maschinenpark

Moderne Frequenzumrichter in Kombination mit hocheffizienten Motoren ermöglichen insbesondere im Teillastbetrieb massive Energieeinsparungen. Der ZVEI sieht EU-weit ein Einsparpotenzial von 121,5 TWh/Jahr durch energieeffiziente Antriebstechnik.

In der Praxis zeigt sich, dass Einsparpotenziale häufig nicht im Neudesign von Anlagen liegen, sondern im bestehenden Maschinenpark. Entscheidend ist eine belastbare Datenbasis. Mitsubishi Electric verfolgt deshalb einen Ansatz, der auf der systematischen Erfassung von Last- und Energieprofilen basiert. Ziel ist es, reale Betriebszustände sichtbar zu machen und daraus fundierte Maßnahmen abzuleiten.

Gerade in Bestandsanlagen zeigen sich dabei häufig klare Muster. Antriebe laufen über lange Zeiträume im Teillastbetrieb oder im Leerlauf, ohne energetische Verbesserungen. Diese Betriebszustände beeinflussen die Effizienz stärker als die Nennleistung einzelner Komponenten.

Retrofit als technisch und wirtschaftlich sinnvoller Schritt

Elektrohydraulisch betriebene Anlagen zählen zu den größten Effizienzhebeln im Bestand, da sie häufig mit konstanten Drehzahlen betrieben werden und der Leistungsbedarf im realen Betrieb stark schwankt. In klassischen Systemen laufen Pumpen häufig mit konstanter Drehzahl, während der Volumenstrom über Ventile geregelt wird. Dadurch entstehen erhebliche Energieverluste, insbesondere bei Teillast oder im Leerlauf. Durch die Nachrüstung mit Frequenzumrichtern lässt sich die Drehzahl des Motors bedarfsgerecht anpassen, sodass die Pumpe nur die tatsächlich benötigte Leistung bereitstellt. Dies reduziert den Energieverbrauch deutlich, da die Leistungsaufnahme in Pumpensystemen stark von der Drehzahl abhängt.

Ergänzend können im elektrischen Antrieb hocheffiziente Motoren eingesetzt werden, etwa Synchron-Reluktanz-Motoren. Diese reduzieren die Verluste im Motor selbst und erreichen in Kombination mit Frequenzumrichtern hohe Wirkungsgrade bis hin zur höchsten internationalen Energieeffizienzklasse IE5 für Elektromotoren.

Im Retrofit entsteht damit ein zweistufiger Effekt: Die Drehzahlregelung adressiert den größten Anteil der Energieeinsparung im Prozess, während der Motoranteil durch effizientere Technologie weiter optimiert wird.

Lastspitzenreduktion und Energierückgewinnung

Neben der eigentlichen Energieeinsparung ergeben sich zusätzliche Effekte im Betrieb. Durch den Einsatz moderner Frequenzumrichter von Mitsubishi Electric lassen sich Lastspitzen reduzieren und Energieanteile aus Bremsvorgängen zurückführen.

Diese Funktionen wirken sich direkt auf die Netzstabilität und die zusätzliche Energieversorgung der Produktionsprozesse durch generatorische Energie aus. Durch die Feldbusanbindung des Frequenzumrichters und die Integration in ein Energiemanagementsystem lassen sich Energieverbrauch systematisch erfassen, bewerten und die Energieeffizienz nach EN50001 kontinuierlich verbessern.

Die Kombination aus Messung, Analyse und gezielter Modernisierung ermöglicht es, nicht nur die regulatorischen Vorgaben wie das Energieeffizienzgesetz umzusetzen und gleichzeitig den Betrieb effizienter zu gestalten.