Antriebstechnik Die zwei Seiten der Rückspeisung

Andreas Golf, Beckhoff Automation: Die Häufigkeit von Maschinen mit rückspeisefähigen Netzteilen ist auf bestimmte Maschinentypen limitiert. Es gibt viele Maschinen, die einfach einen zu geringen Anteil der aufgenommenen Energie wieder zurückspeisen können, so dass sich diese Technik hier kostenmäßig nicht etablieren kann. Maschinen mit hohem Energieaufkommen wiederum sind meistens mit einer Rückspeisung ausgestattet.

Ich rechne aber in absehbarer Zeit mit keiner größeren Auswirkung auf unsere heimischen Energienetze, weil über die jeweiligen Maschinenzykluszeiten gemittelt immer Energie aufgenommen wird. Maschinen werden jedenfalls in absehbarer Zeit nicht zu einem Energieerzeuger, vergleichbar mit Windkraft- und Solaranlagen. Die aktuell entwickelten Netzrückspeisungen liefern bereits eine sinusförmige Stromform. Auch hinsichtlich Netzverschmutzung und daraus resultierenden Problemen bei Maschinen und Anlagen erwarte ich durch den allgemeinen Maschinenbestand keine größeren Auswirkungen, da der Umfang begrenzt und die Rückspeisequalität durch die aktuellen Normen ausreichend gut ist.

Wir verbrauchen die Energie dort, wo sie entstanden ist: in der Maschine selbst. Diese Eigenschaft hat neben der Vermeidung von unnötiger Verlustleistung einen weiteren entscheidenden Vorteil: Die Maschine wird über einen begrenzten Zeitraum unabhängig von der vorhandenen Netzsituation. Es wird eine kontinuierlichere Energieaufnahme der Maschine erreicht. Spitzenbelastungen werden geglättet, auch Maschinen mit wenig anfallender überschüssiger Energie werden zu Energiesparern.

Hartmut Dorner, Danfoss: Die rückspeisefähige Antriebstechnik ist ein zweischneidiges Schwert. Natürlich ist es sinnvoll, wenn zum Beispiel bei modernen Zügen, die Bremsenergie wieder ins Netz zurückgespeist wird. Schließlich wird so eine bessere Wirtschaftlichkeit erreicht. Aber es ist wie bei jeder neuen Technik: Anfangs wird nur über die positiven Aspekte gesprochen, die negativen möchte man nicht so genau wissen und verdrängt sie auf später. So wird bei der elektrischen Antriebstechnik nicht gerne darüber gesprochen, dass die rückgespeiste Energie nicht dem Ideal der 50Hz-Sinuskurve unserer Netzspannung entspricht. Auch wenn man versucht, die Sinuskurve über Modulation nachzubilden, funktioniert das nicht hundertprozentig. Über die letzten Prozente sieht man großzügig hinweg. Doch die können uns Probleme bereiten, weil es ja immer mehr werden: Solaranlagen, Windräder, Elektroautos, die als Puffer angeschlossen werden oder rückspeisefähige Frequenzumrichter in der Industrie.

Das verzerrt die Netzspannung und belastet sie mit höherfrequenten Anteilen. Werden die Grenzwerte langfristig kritisch überschritten, dann schalten zum Beispiel USV-Anlagen ab und Netzteile fangen an zu brummen, da sie für diese Frequenzen nicht gebaut und getestet worden sind. Es kann also zu Stillständen und Produktionsausfällen kommen. Auch über eine weitere indirekte Folge wird nicht gern diskutiert. Werden Geräte mit höherfrequenten Anteilen belastet, für die sie nie konzipiert waren, reduziert sich deren Lebensdauer. Wir müssen unser Netz sauber halten. So wie wir uns über Wasser- oder Luftverschmutzung beschweren, so sollten wir uns auch über die Verschmutzung der elektrischen Energie beschweren. Obwohl Danfoss keine eigenen rückspeisefähigen Geräte produziert, haben wir für den Frequenzbereich bis 9 kHz passive Filter entwickelt, die sich direkt ins Netz schalten lassen.

Klaus Kröner, SEW-Eurodrive: Generell unterscheidet man bei diesem Thema zwei Aspekte: Zum einen gibt es blockförmig kommutierte Rückspeisungen, die eher einfach aufgebaut und relativ preisgünstig sind. Die andere Möglichkeit bezieht sich auf den Einsatz von sinusförmig kommutierten Rückspeisungen. Hier ist die Hardware aufwändiger, die Netzströme sind dafür aber nahezu sinusförmig. Rückspeisefähige Antriebe von SEW-Eurodrive arbeiten hauptsächlich in Kundennetzen, die eine eigene Einspeisung haben und durch den Kundentransformator vom Mittelspannungsnetz entkoppelt sind. Für die Kunden ist es zudem optimal, die rückgespeiste Energie in der eigenen Anlage zu nutzen. Aus diesem Grund schätzt SEW-Eurodrive die Auswirkungen industriell genutzter Rückspeisungen auf die Netze eher als gering ein.

Für den Einsatz der Rückspeisungen hat SEW-Eurodrive Projektierungsvorschriften erstellt, die einen sicheren Betrieb der Anlagen erlauben. Einen deutlich höheren Einfluss auf die Netzqualität und -stabilität als industrielle Netzrückspeisungen haben beispielweise Solarwechselrichter, allein schon von der Anzahl der in den letzten Jahren installierten Geräte her. Deren Betreiber müssen strenge Vorschriften beachten, die im öffentlichen Niederspannungsnetz gelten.

Allerdings gibt es keinen allgemeingültigen Weg, es kommt immer auf den Einsatzfall an. Der Kunde wird bei SEW-Eurodrive beraten und unterstützt, damit er die technisch und wirtschaftlich bestmögliche Lösung bekommt. Bestimmte Anlagen haben einen hohen Rückspeiseanteil, zum Beispiel Lager mit sehr vielen rückspeisefähigen Gassen. Diese Kunden setzen verstärkt auf sinusförmig kommutierte Rückspeisungen, weil dabei das Verhältnis zwischen der Summe der Rückspeiseleistung und der installierten Transformatorleistung optimal ist.