„Verpasste Chancen nutzen“ Mehr Energieeffizienz mit elektrischen Antriebssystemen

Anlässlich der 9. jährlichen globalen Konferenz der Internationalen Energieagentur (IE) zum Thema Energieeffizienz in Nairobi, Kenia, bekräftigten die teilnehmenden Wirtschaftsführer das Erreichen eines zentralen Ziels der COP28: Bis 2030 soll die globale Energieeffizienz auf 4 Prozent pro Jahr verdoppelt werden.

Im Vorfeld dieser Veranstaltung hatte die von ABB Motion initiierte Energieeffizienz-Initiative ihren neuen Bericht „From Insight to Implementation: Business Perspectives on Energy Efficiency Investments“ veröffentlicht. Sappo Research hatte für diese Studie weltweit 1.282 Unternehmen befragt, darunter 106 aus Deutschland.

Der Bericht zeigt, dass zwar 62 Prozent der befragten deutschen Unternehmen bereits in Energieeffizienzmaßnahmen investieren und weitere 36 Prozent eine Investition planen, es aus ihrer Sicht aber noch erhebliche Hindernisse gibt. So geben sie hohe Kosten (65 Prozent) und Ausfallzeiten und Unterbrechungen (33 Prozent) als größte Hindernisse bei der Verbesserung der Energieeffizienz an. Dies sollten allerdings keine Barrieren sein, sondern sind vielmehr verpasste Chancen.

Zentrale Rolle elektrischer Antriebssysteme

Geht es darum, die Energieeffizienz zu erhöhen, spielen elektrische Antriebssysteme eine wichtige Rolle. Der Großteil der Lebenszykluskosten von Motoren und Frequenzumrichtern, die fast 70 Prozent der gesamten Energie in der Industrie verbrauchen, entsteht durch die bei ihrem Betrieb verbrauchte Energie. Investitionen in hocheffiziente Motoren und Frequenzumrichter sind daher lohnend. Obwohl der Anschaffungspreis dieser Geräte etwas höher ist, amortisieren sie sich durch die erzielbaren Energieeinsparungen in der Regel in ein bis drei Jahren, in manchen Fällen sogar innerhalb weniger Monate.

Sehr viel Energie kann mit Synchronreluktanzmotoren (SynRM) der Energieeffizienzklasse IE5 eingespart werden. Diese IE5-Motoren weisen bis zu 40 Prozent geringere Energieverluste gegenüber solchen mit Effizienzklasse IE3 sowie 20 Prozent geringere Verluste im Vergleich zu IE4-Motoren auf. Würden 80 Prozent der heute installierten Industriemotoren durch Motoren mit Ultra-Premium-Klassifizierung ausgetauscht, könnten pro Jahr schätzungsweise 160 Terawattstunden Energie einspart werden – so viel wie der gesamte Jahresverbrauch von Polen. Zwei Beispiele aus Deutschland belegen den wirtschaftlichen und ökologischen Nutzen von IE5-SynRM.

Bis zu 22 Prozent weniger Energiekosten

Ein wichtiges Produkt der NESTRO Lufttechnik sind Entstauber, die in Branchen wie der holzverarbeitenden Industrie zum Absaugen unterschiedlichster Materialien eingesetzt werden. Ihre neue Generation der mobilen Entstauber der Baureihe „NE J“ hat die Firma in den höheren Leistungsklassen mit einem Antriebspaket der höchsten Effizienzklasse ausgestattet. Die IE5-SynRM und Frequenzumrichter für die Ventilatoren zum Absaugen von Holzspänen und anderen Materialien stammen von ABB. Anwender können mit diesen hochmodernen Geräten laut NESTRO bis zu 22 Prozent Energiekosten gegenüber gängigen Entstaubern mit IE3-Motoren einsparen.

Süßwaren nachhaltiger fertigen

Netzsch-Feinmahltechnik, ein Hersteller von Rührwerkskugelmühlen für die Süßwarenindustrie, kann den Energieverbrauch seiner Maschinen mit IE5-SynRM von ABB ebenfalls weiter senken. Süßwarenhersteller wie Storck profitieren dadurch von niedrigeren Energiekosten und leisten einen Beitrag für mehr Nachhaltigkeit.

Die Süßwarenindustrie gehört zu den Branchen mit einem hohen Leistungsbedarf der Verarbeitungsmaschinen. Die Maschinen von Netzsch werden dort speziell für die Fertigung von Confectionery-Produkten (Schokolade, Füllmassen etc.) eingesetzt. Deren horizontale Rührwerkskugelmühle MasterRefiner hat im Vergleich zu anderen Rührwerksmühlen einen geringeren Energiebedarf. Dieser wird jetzt durch IE5-SynRM von ABB weiter gesenkt.

Im Werk Ohrdruf von Storck wurden Rührwerkskugelmühlen vom Typ MasterRefiner in der Füllmassenherstellung mit einem luftgekühlten IE5-SynRM ausgestattet. Der Vergleich mit einer Mühlenanlage mit einem IE3-Asynchronmotor ermöglichte es, den Energieverbrauch direkt nebeneinander zu stellen. Ein mehrwöchiger Vergleich im Herbst letzten Jahres zeigte, dass mit dem IE5-SynRM zwischen 3 und 7 Prozent Energie eingespart werden können.

Verbesserte Zuverlässigkeit und Leistung

Untersuchungen von ABB belegen, dass Industrieunternehmen oft warten, bis ihre motorbetriebenen Geräte das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, bevor sie das System vollständig ersetzen. Hier stellt die Modernisierung von Antriebskomponenten eine proaktive, effiziente und kostengünstige Möglichkeit dar, die Zuverlässigkeit und Leistung von Anlagen zu verbessern.

So kann es sinnvoll sein, bei Frequenzumrichtern nur diejenigen Komponenten auszutauschen, wo es erforderlich ist. Anwender können damit von allen Vorteilen eines neuen Geräts profitieren, einschließlich geringerer Oberschwingungen, verbesserter Wartungsfreundlichkeit, höherer Zuverlässigkeit und eines verbesserten Betriebs. Dadurch wird nicht nur die Lebensdauer der Anlage um 10 bis 15 Jahre verlängert, es werden auch unnötige Ausfallzeiten vermieden. Dies kann oft während einer geplanten Wartung durchgeführt werden, wodurch Unterbrechungen minimiert werden.

Apropos Frequenzumrichter – deren Potenzial wird auch heute noch häufig unterschätzt. Werden bestehende Motoren von Pumpen, Lüftern oder Kompressoren mit einem Frequenzumrichter kombiniert, sinkt der Energieverbrauch typischerweise um 25 Prozent. Das ermöglicht bereits erhebliche Effizienzgewinne. Dass noch deutlich größere Energieeinsparungen möglich sind, zeigt das Beispiel Völkper.

Der ABB-Partner IWIK hat bei dem Spezialwachse- und Gerbstoffhersteller Völpker in einer Sprühtrocknungsanlage einen Abluftventilator mit Riemenantrieb durch einen direkt angetriebenen Ventilator mit einer hocheffizienten Motoren-Frequenzumrichter-Kombination von ABB ersetzt. Die Lüfterapplikation verbraucht seitdem rund 60 Prozent weniger Strom. Das verdeutlicht, wie rasch sich signifikante Energiekosteneinsparungen im Bestand mithilfe moderner Antriebstechnik realisieren lassen.

Eindrucksvoll ist auch ein Projekt aus der Schweiz. Dort hat ABB die Model-Gruppe, einen Verpackungshersteller, bei der Modernisierung einer zentralen Papiermaschine mit energieeffizienten Motoren und neuesten Frequenzumrichtern unterstützt. Als Ergebnis der Modernisierung sind die Produktivität und Zuverlässigkeit der Papiermaschine gestiegen und der Energieverbrauch konnte um bis zu 900.000 kWh jährlich reduziert werden. Das entspricht dem Verbrauch von 200 Einfamilienhäusern. Die erwartete Amortisationszeit liegt bei weniger als fünf Jahren.

Weitere Anstrengungen sind nötig

Trotz aller Fortschritte gibt es aber noch einiges zu tun, um das Energieeffizienzziel der COP28 zu erreichen. Noch ist rund jedes vierte (26 Prozent) der befragten deutschen Unternehmen sich nicht sicher, wie es seine Energieeffizienz verbessern kann. Um die angesprochenen wahrgenommenen Hindernisse für Unternehmen zu minimieren, muss daher noch weitere Überzeugungsarbeit geleistet werden.