Energieeffizienz

Auf das passende Niveau

Das Absichern elektrischer Antriebe gegen Spannungsschwankungen oder Netzunterbrechungen und das netzunabhängige Nutzen generatorischer Energie stellt an Antriebssysteme unterschiedliche Anforderungen. Auch Effizienzpotenziale lassen sich so heben.

05. November 2018
Bild: Michael Koch GmbH
(Bild: Michael Koch GmbH)

Energiemanagement wird häufig mit softwaretechnischer Überwachung gleichgesetzt. Es geht aber auch anders – zum Beispiel lässt sich die Energie der Antriebe und ihrer Peripherie einsetzen und auf diese Weise lassen sich Effizienzpotenziale heben. Gibt es generatorische Energie, etwa beim Werkzeugwechsel der Holzverarbeitungsmaschine, dann kann diese über sichere Bremswiderstände mit hoher Schutzart abgeführt werden. Die Auslegung lässt sich anhand der maximal zulässigen Oberflächentemperatur vornehmen, sodass die Bremswiderstände auch außerhalb des Schaltschranks montiert werden können und damit eine aktive Klimatisierung nicht mehr nötig ist. In serienmäßige oder individuell gestaltete Umgehäuse eingebaut, passen sie sich auch gut den mechanischen Gegebenheiten beziehungsweise Anforderungen an. Lieferbar seien diese Umgehäuse auch in Hausfarbe des Kunden, versichert Fabian Hofmann, Prokurist und Vertriebschef vom Unternehmen Michael Koch.

Energie rückspeisen

Vom sicheren Bremswiderstand, dessen kritische Oberflächentemperatur sehr niedrig gehalten werden kann, bis zum Energiemanagementsystem mit hohen Leistungen und großen Speichern bietet das Unternehmen eigenen Angaben zufolge die komplette Unterstützung, damit Antriebe und die gesamte Peripherie zuverlässig funktionieren. Steht generatorische Energie in Zyklen von wenigen Sekunden an, dann lohnt es sich, diese zwischenzuspeichern und bei Bedarf dem Antriebssystem wieder zurückzuliefern, so das Unternehmen weiter. Koch nennt diese Geräte, die direkt am Gleichstromzwischenkreis des Antriebsumrichters angeschlossen werden, Dynamische Energiespeicher, kurz DES.

Sie sind für schnell wiederholende Energiehübe konzipiert und können, abhängig von der konkreten Anwendung, die Energieeffizienz einer Maschine deutlich erhöhen. Bei starker Belastung der Antriebselektronik durch heftiges Beschleunigen und Bremsen im Sekundentakt sorgt der DES zudem für eine deutliche Entlastung der Umrichter, was dazu führt, dass die Lebensdauer steigt und ungeplante Stillstände vermieden werden. 

Individuell kombiniert

Im Umkehrschluss kann die Maschine sogar schneller fahren, sofern es die Mechanik zulässt. Bei Robotern im Zu- und Abführbereich konnten so schon Produktivitätssteigerungen von weit mehr als zehn Prozent erreicht werden. Sind notwendige Leistungen und Energiemengen hoch, kann dies laut Koch mithilfe von KTS gelöst werden.

Das Unternehmen bezeichnet mit diesem Kürzel sein Angebot von anschlussfertigen Energiemanagementsystemen mit Spitzenleistungen bis weit über 100 Kilowatt und bis 1,8 Megajoule Energie. Basis dafür ist die auf den jeweiligen Anwendungsfall individuell zusammengestellte Kombination von Leistungselektronik und Superkondensator-Modulen sowie notwendiger und gewünschter Geräte, die etwa 24-Volt-Netze versorgen oder eine sichere Entladung der Speichereinheiten im Wartungsfall ermöglichen. 

Der modulare Aufbau von Elektronik und Speicher erlaubt eine feine Abstufung in Bezug auf die benötigte Leistung und Energiemenge – bezogen auf ein Maschinenmodul, eine komplette Maschine oder Anlage. Die Leistungselektronik beherrscht der Dynamische Speicher-Manager DSM 4.0, die Energie wird in Superkondensator-Modulen gespeichert. 

Zyklisch gepuffert

Entscheidend sind die Applikationsdaten, so das Unternehmen. Sie sind die Grundlage einer Simulationsrechnung, deren Ergebnis die Auswahl der benötigten Komponenten bestimmt. Müssen also beispielsweise 20 Kilowatt über eine Dauer von 15 Sekunden innerhalb einer Minute aufgenommen und wieder an das Antriebssystem abgegeben werden, so ergibt dies einen KTS in einem Schaltschrank, der 2.000 Millimeter hoch, 600 breit und 600 Millimeter tief ist. 

Soll das System hingegen als reine unterbrechungsfreie Stromversorgung für den Gleichstromzwischenkreis eines Antriebs und seiner Peripherie 100 Kilowatt Leistung für zehn Sekunden liefern, ergibt dies eine KTS-Ausbaustufe mit einer Schaltschrankgröße von 2.000 x 1.200 x 600 Millimetern. Die KTS-Systeme werden direkt an den Gleichstromzwischenkreis des Antriebs oder Antriebssystems angeschlossen.

Deshalb liefert das System laut dem Anbieter im Bedarfsfall Energie absolut unterbrechungsfrei oder puffert generatorische Energie zyklisch. Oder die Anwendung benötige beide Aktionen – auch dann sei das System die richtige Lösung. Zudem seien alle nötigen Sicherungssysteme integriert, die Verdrahtung komplett. Anschlussfertig konfiguriert ist die Inbetriebnahme einfach möglich.

Notstrom im Blick

Die Energiespeicherlösungen des Unternehmens liefern nicht nur Energie für Antriebe. Über die 24-Volt-Notstrom-Versorgung NEV wird aus den Speichern die Versorgung von 24-Volt-Netzen der Maschine oder Anlage sichergestellt. Das Thema von kurzzeitigen Stromunterbrechungen und damit einhergehenden Datenverlusten in instabilen Netzen gehöre damit der Vergangenheit an, so Koch. 

Hilfreich sei zudem für den Wartungsfall die sichere Entladeeinheit SDU, die in überschaubarer Zeit die Speicherspannung auf ein sicheres Niveau senkt. Denn Sicherheit ist dem Unternehmen sehr wichtig – von den sicheren Bremswiderständen in hoher Schutzart angefangen bis zu den Energiemanagementlösungen von klein bis groß bietet es Maschinenbauern und -anwendern der Holzindustrie entsprechende Lösungen. Das Sortiment der Energiespeichersysteme ist laut dem Anbieter eine Option, die der Maschine mehr Ausfallsicherheit verleiht. 

Noch produktiver

Die Maschinennutzer interessieren vor allem Energieeffizienz, Ausfallsicherheit und Produktivitätsgewinn. Mit dem modularen und flexiblen Energiemanagementsystem KTS werden die Vorteile der Energiespeicherlösungen für deutlich mehr Maschinen nutzbar – von Energieeffizienzerhöhung bis zur Steigerung der Produktivität. Einfach auszulegen über das webbasierte Tool, mit Absicherung und notwendiger Peripherie, kann es individuell zusammengestellt in den passenden, anschlussfertigen Schaltschrank eingebaut werden. 

SPS IPC Drives: Halle 4, Stand 218

Erschienen in Ausgabe: 07/2018