Energieeffizienz durch Rückspeisung Ein dynamisches Duo in grün

Für immer mehr Unternehmen, Bauherren und Betreiber hat Nachhaltigkeit eine enorm hohe Priorität, auch vor dem Hintergrund der von der EU-Kommission aktuell festgelegten Vorgaben und Anreize für nachhaltiges Wirtschaften (EU Green Deal, EU-Taxonomie). Im Gegenzug stellen sie an ihre eigenen Lieferanten und Lieferketten entsprechende Anforderungen. Um diese hoch gesteckten Ziele in Bezug auf Maschinen und technische Komponenten zu erreichen, spielen insbesondere auch Maßnahmen zur Einsparung beziehungsweise effizienteren Nutzung von Energie eine zentrale Rolle.

Rückspeisefähiger Konverter

Ein Beispiel dafür ist der rückspeisefähige Matrix Konverter U1000 von Yaskawa: Dieser hocheffiziente Direktumrichter ermöglicht den effizienten Antrieb von Asynchron- oder Synchron-Maschinen mit oder ohne Drehzahlgeber und gleichzeitig auch die energieeffiziente Rückspeisung von generatorischer Energie. Verschiedene Modelle decken einen breiten Leistungsbereich von 2,2 bis 500 kW ab. Anders als traditionelle Rückspeiselösungen kommt der U1000 komplett ohne Zwischenkreis aus und schaltet die drei Phasen des Netzes quasi direkt an die Motorwicklung.

Die Netzströme im Betrieb des U1000 sind, im motorischen wie im regenerativen Betrieb, annähernd sinusförmig. Gerade in Deutschland, wo die Stromkosten im internationalen Vergleich mit am höchsten sind, besteht so großes Energie-Einsparpotenzial.

So lässt sich regenerative System-Energie für den „Eigenverbrauch“ in Industrieanlagen wiederverwerten. In Bezug auf die Energiekosteneinsparung punktet der U1000 Matrix Konverter durch sein Alleinstellungsmerkmal eines ECO Mode (Elektronischer Bypass). Immer, wenn die Applikation mit der Netzfrequenz (50 Hz in Europa oder 60 Hz in den USA/Japan) betrieben werden soll, kann der U1000 durch sein zwischenkreisloses Design die Netzspannung 1:1 auf den Ausgang durchschalten. In diesem Zustand müssen die IGBTs nicht schalten und es können laut Yaskawa bis zu 300 Prozent Verlustleistung im Vergleich mit Produkten von Mitbewerbern eingespart werden.

Limitiert Netzoberwellen

Der ECO Mode oder die 4-Quadranten-Applikationen sind jedoch nicht die einzigen Vorteile, die den U1000 interessant für die Anwendung macht. Denn ein U1000 Matrix Konverter ist zugleich auch ein Ultra-Low Harmonic Umrichter, der den IEEE519 Standard einhält und unter Volllast die Netzoberwellen (THD) unter 5 Prozent limitiert. Dadurch werden die Oberschwingungen auf ein Minimum reduziert und Verluste in Netzkomponenten wie Transformatoren oder Kabel und Leitungen verringert. Andererseits sinkt auch das Störpotenzial auf andere Anlagenkomponenten erheblich. Ausfälle, deren Ursache typischerweise nur mit viel Zeitaufwand zu finden sind und die einen Anlagenstillstand bedeuten, werden so verhindert.

Matrix Konverter bis 414 A haben bereits ab Werk einen EMV-Filter der Klasse C2 integriert. Externe, sonst übliche Komponenten wie Drosseln oder LC-Filter sind nicht notwendig. Trotzdem ist der Platzbedarf bis zu 50 Prozent geringer als bei herkömmlichen integrierten Lösungen mit sinusförmiger Ein- und Rückspeisung. Und durch den Verzicht auf externe Komponenten wird nicht nur der Anlagenaufbau vereinfacht, der Konverter lässt sich auch besonders einfach und schnell installieren.

Der U1000 verfügt über einen eingebauten SIL3 STO Eingang und hilft somit, hohe Anforderungen an Maschinensicherheit einfach und mit wenigen Komponenten umzusetzen. Für alle gängigen Feldbusse sind Optionskarten erhältlich. Die Anbindung an EtherCAT, Powerlink, Profinet, Profibus, EtherNet/IP und andere Systeme gestaltet sich damit problemlos. Ein weiteres Highlight ist die Möglichkeit des Einsatzes einer Multiprotokoll Ethernet Kommunikationskarte, bei der der Kunde über DIP Switches das passende Protokoll (EtherCAT, Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP) auswählen kann.

Der U1000 bietet eine neuartige und interessante Lösung für alle Einsatzgebiete, bei denen Energieeffizienz und netzschonender Betrieb im Vordergrund stehen und/oder bei denen große Mengen überschüssige Bremsenergie anfallen. In Anwendungen wie Lüftern, Zentrifugen bis hin zu Personen- und Lastenaufzügen, Kranen oder Rolltreppen und vielen anderen lassen sich mit dem U1000 große Einsparpotenziale mit kleinem Aufwand erschließen.

Strategisches Unternehmensziel

Als Unternehmen hat sich Yaskawa auch selbst hohe Nachhaltigkeitsziele gesetzt: Nicht nur in Europa, sondern weltweit richtet der Technologiekonzern seine Aktivitäten an den 17 UN-Nachhaltigkeitszielen aus und unterstützt den Einsatz seiner Produkte für nachhaltige Projekte, zum Beispiel zur Bewässerung, Bestückung, Aussaat und effizienten Lebensmittelerzeugung in der smarten Landwirtschaft für eine nachhaltigere und lebenswerte Zukunft. Durch den Verkauf ressourceneffizienter Produkte will man weltweit dazu beitragen, bis 2025 die 100-fache Menge der selbst verursachten CO₂-Emissionen einzusparen.