ABB AG

Mit Hilfe von rückspeisefähigen Frequenzumrichtern lässt sich Bremsenergie wieder ins Netz zurückspeisen, anstatt sie als Wärme zu verschwenden.

Bild: iStock Trifonenko

Rückspeisefähige Frequenzumrichter Wer bremst, gewinnt!

30.04.2018

Mit einer neuen Generation von rückspeisefähigen Frequenzumrichtern speist ABB die Brems­energie von Elektromotoren als quasi oberschwingungsfreien Strom ins Netz zurück. Damit wird nicht nur einer sinnlosen Energieverschwendung ein Ende gesetzt, es lässt sich auch Geld sparen.

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Bremsen erfolgt beim Autofahren ständig, Energie wird über die Bremsscheiben sprichwörtlich verbrannt. Nicht so bei der Elektromobilität oder Hybridfahrzeugen: Bei jedem Bremsvorgang speisen die Elektromotoren, die dann als Generatoren mit Bremswirkung agieren, Energie zurück und laden die Akkus wieder auf. Diese Energierückgewinnung, auch Rekuperation genannt, spart bis zu 20 Prozent an Energie – was idealerweise in höhere Reichweite umgemünzt wird.

Doch runter von der Straße und rein in die produzierende Industrie. Hier wird rund zwei Drittel der benötigten elek­trischen Energie nur durch Antriebstechnik verbraucht. Kein Wunder, ohne Elektromotoren läuft nichts, kein Förderband, kein Hochregallager, keine Pumpen, weder Wickler noch Winden. Doch es geht noch weiter, denken Sie an Zentrifugen, Prüfstände, Aufzüge, Krane, Rolltreppen oder Lifte. Das sind alles Anwendungen, die ein kontinuierliches oder ein zyklisches Bremsen der Last erfordern. Die Bremsvorgänge erfolgen auch hier oft durch mechanische Bremsung oder eine elektrische Widerstandsbremsung – in beiden Fällen wird Energie wieder als Wärme verschwendet. Oft muss durch die Hitzeentwicklung mit zusätzlicher Energie auch noch gekühlt werden.

Derweil gibt es für alle aufgezählten Anwendungen eine Technologie, die noch immer viel zu wenig Beachtung findet: rückspeisefähige Frequenzumrichter. ABB ist auf diesem Gebiet schon sehr lange aktiv. Doch mit seinen neuen Industrial Drives ACS880 deckt der Hersteller jetzt einen sehr breiten Leistungsbereich von 4 bis 3200 Kilowatt ab. Durch die Bandbreite eröffnen sich völlig neue Einsatzgebiete, bei denen Bremsenergie wieder in das Netz zurückgespeist werden kann.

Hohes Einsparungspotenzial

Wie viel Energie die Industrial Drives ACS880 von ABB einsparen, zeigt folgendes Beispiel: Bei einem Kran für die Abfallentsorgung mit einem 55-kW-Hubmotor, einem 9-kW-Kran­fahrmotor und einem 4,5-kW-Katzfahrmotor sowie dem rückspeisefähigen Frequenzumrichter betragen die Einsparungen pro Jahr geschätzte 15,6 Megawattstunden (MWh) Energie – oder umgerechnet etwa 2300 Euro. Diese Reduktion um 32 Prozent entspricht dem durchschnittlichen Jahresenergieverbrauch von vier deutschen Haushalten.

Noch deutlicher fällt das Ergebnis bei einem Allradprüfstand eines Landmaschinenherstellers aus. Bis zu 90 Prozent der Bremsenergie, die bei den Tests früher in wirkungslose Wärme umgewandelt wurde, können heute dank des ABB-Frequenzumrichters zurückgespeist werden. Ähnliche Größenordnungen lassen sich auch bei Applikationen wie Zentrifugen, Wuchtständen, Wicklern oder Turbinen erzielen.

„Grundvoraussetzung für ein hohes Einsparpotenzial sind zyklische oder dauernde Bremsvorgänge. Dann lassen sich sehr einfach Berechnungen durchführen, wie lange die Amortisationszeit der Investition ist“, erläutert Fred Donabauer, Leiter Produktmanagement LV Drives bei ABB. „Im konkreten Beispiel mit dem Kran ist die Amortisationszeit schon nach etwa 1,5 Jahren erreicht.“ ABB unterstützt seine Kunden schon bei der Planung der effizientesten Lösung. Bei einer Zentrifuge beispielsweise sind Massenträgheitsmomente und Zyklen genau bekannt. Hier lässt sich die notwendige Dimensionierung des Antriebs sehr schnell bestimmen, auch das Rückspeisepotenzial ist dann schnell kalkuliert. „Ist für eine Applikation und die vorhandene Infrastruktur dagegen ein Bremswiderstand auch langfristig die bessere Lösung, so empfehlen wir auch das unserem Kunden. Im Angebot haben wir alle Lösungen“, hebt Donabauer die Kundenorientierung von ABB hervor.

Platz sparen, einfach nutzen

Die Industrial Drives ACS880 reduzieren durch ihre kompakte Bauweise auch den Platzbedarf um bis zu 85 Prozent gegenüber einer herkömmlichen Lösung mit Widerstandsbremsung – hier sind Frequenzumrichter, Brems-Chopper, Widerstand und Kühlung notwendig. Auf einen Schaltschrank kann durch die optionale IP55-Schutzart des rückspeisefähigen ACS880 verzichtet werden. Durch den Wegfall zusätzlicher externer Komponenten reduzieren sich also die Engineering- und Materialkosten.

Doch nicht nur im Vergleich zu einer Widerstandsbremsung braucht der ACS880 weniger Platz. Gegenüber anderen rückspeisefähigen Frequenzumrichtern, die sich aus Netzfilter, Einspeiseeinheit und Wechselrichter zusammensetzen, vereint das ABB-Produkt alles in einem Gerät. „Die Inbetriebnahme ist damit genauso einfach wie bei einem normalen Frequenz­umrichter“, hebt Donabauer einen weiteren Vorteil der neuen ACS880-Serie hervor. „Sie haben keinen Zusatzaufwand, erhalten aber Energie zurück.“ In Summe lassen sich die Investitionskosten um bis zu 30 Prozent senken.

Weniger Stillstand

Neben der Energierückspeisung weisen die Industrial Drives von ABB auch eine hohe Störfestigkeit gegenüber Netzspannungsschwankungen auf. Der ACS880 garantiert die volle Motorspannung, auch wenn die Versorgungsspannung deutlich unter der Nennspannung liegt. Außerdem agiert der rückspeisefähige Frequenzumrichter mit einem geringen Oberschwingungsanteil von nur drei Prozent sehr netzfreundlich.

Digitale Services

Die neue ACS880-Serie von ABB liest auch wichtige Informationen wie Motordrehzahl, Motordrehmoment, Motorströme, verschiedene Temperaturen und viele andere Parameter aus. Diese Daten stehen dann für die Diagnose, Fernüberwachung und Prozess­optimierung über ABB Ability zur Verfügung. Damit bündelt der Hersteller sein digitales Angebot inklusive Cloud-Anbindung.

Bildergalerie

  • ABB deckt mit den neuen Industrial Drives ACS880 einen sehr breiten Leistungsbereich von 4 bis 3200 Kilowatt ab.

    Bild: ABB

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