Der Fähigkeit, vorhandene Energien für eigene Zwecke nutzbar zu machen verdanken wir Menschen die technologischen Standards. Für jede neue technologische Errungenschaft benötigen wir immer größere Energiemengen. Laut dem Energieerhaltungssatz ist es jedoch so, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern lediglich umgewandelt werden kann. Demzufolge ist es von maßgeblicher Bedeutung, die eingesetzten Energien möglichst effizient und ressourcenschonend zu nutzen. Neben hohen Kosten und den vorhandenen Rohstoffabhängigkeiten sind auch Umweltschutzaspekte von hoher Bedeutung.
Jedes Unternehmen sollte daher darauf bedacht sein, Energieeinsparpotentiale zu entdecken. Sinn dieser Ausarbeitung ist, im folgenden Kapitel auf das Thema Energieeffizienz einzugehen, die Begrifflichkeit zu definieren und den Nutzen und die Sinnhaftigkeit dieses Themas zu verdeutlichen. Ausgehend von der Definition des Begriffes Energieeffizienz werde ich in Kapitel drei auf industrielle Fördertechnologien eingehen. Industrielle Fördertechnologien deshalb, weil in der Industrie sowie in den GHD-Sektoren mehr als 40% der erzeugten Energie verbraucht werden. Bedingt durch diese hohe Verbrauchsstruktur, welche durch einen mengenmäßig hohen Einsatz von Elektromotoren charakterisiert ist, wird in diesem Kapitel noch auf die Anwendungsbereiche der industriellen Fördertechniken und den dort verwendeten Elektromotoren eingegangen.
Nachdem die grundlegenden Funktionsweisen der unterschiedlichen Motoren erläutert wurden, wird noch explizit auf die Wirkungsgrade der Elektromotoren eingegangen. Bei der Betrachtung ist maßgeblich, inwiefern Elektromotoren Leistungsverluste aufweisen und welche Möglichkeiten bestehen, diese für eine Effizienzsteigerung zu kompensieren.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Energieeffizienz
2.1 Definition des Begriffes Energieeffizienz
2.2 Nutzen und Sinnhaftigkeit von Energieeffizienz
3. Industrielle Fördertechnologien
3.1 Anwendungsbereiche
3.2 Motorenarten
3.3 Wirkungsgrad von Elektromotoren
3.4 Technische Bauteile und Komponenten
3.4.1 Drehzahlregelung
3.4.2 Frequenzumrichter
3.4.3 Getriebe
4. Energieeffizienzsteigerung in der Fördertechnik sowie bei Motoren und Antrieben in der Industrie
4.1 Gesetzliche Vorgaben und Kennzeichnungen
4.2 Ist-Zustand
4.3 Energieeffizienz und Lebenszykluskosten
5. Fazit
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, die Potenziale und Notwendigkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz in industriellen Fördertechnologien durch den Einsatz moderner Motoren, Steuerungseinheiten und Komponenten zu analysieren und deren wirtschaftliche sowie ökologische Relevanz aufzuzeigen.
- Energieeffizienz als ökonomisches und ökologisches Prinzip
- Systematik industrieller Fördertechnologien und Motorenarten
- Technische Optimierungsmöglichkeiten durch Drehzahlregelung und Frequenzumrichter
- Gesetzliche Anforderungen und Wirkungsgradklassifizierungen
- Betrachtung von Lebenszykluskosten bei Investitionsentscheidungen
Auszug aus dem Buch
3.4.2 Frequenzumrichter
Über die Effektivität und Effizienz einer Antriebs- bzw. Fördereinheit entscheidet nicht nur der Motor. Neben diesem tragen die Steuerungs- und Kommunikationseinheiten einen wesentlichen Teil bei, einen Förderprozess effektiv und effizient zu steuern. Somit empfiehlt sich insbesondere für dynamische Förderprozesse, in denen Arbeitsprozesse unterschiedlichen Anforderungen unterliegen, der Einsatz von Frequenzumrichtern.
„Frequenzumrichter steigern die Leistungsausbeute bei dynamischen Anwendungen.“ Technisch betrachtet sind Frequenzumrichter in der Lage, die Versorgungspannung von Motoren in den Parametern Frequenz, Höhe der Spannung und der Phasenzahl in weiten Bereichen zu beeinflussen. Mit Hilfe der Zwischenschaltung eines Frequenzumrichters zwischen Energienetz und Antriebsmotor kann man eine fast verlustfreie Drehzahl- sowie Drehmomentregelung erreichen. Neben der Steuerung der Drehzahlen von Antriebsmotoren, den damit verbundenen Energieeinsparungen und Verschleißminderungen, kann der Drehzahlbereich der Antriebsmaschinen sogar erweitert werden.
Der Frequenzumrichter dient aber nicht nur zur Regulierung der Drehzahlen, er kann auch den Anlaufstrom von Maschinen begrenzen und das Anlaufdrehmoment erhöhen. Somit hat der Frequenzumrichter nicht nur eine Steuerungsfunktion, sondern auch eine Schutzfunktion für die Antriebsmaschine. Dieses technische Bauteil ist somit in der Lage, Antriebseinheiten so zu steuern, dass sie auf Fördermengen flexibel und variabel reagieren können. Dies steigert die Gesamteffektivität des Systems. Neben der Steigerung des Gesamtwirkungsgrades kann außerdem bei einem zweiten antiparallel geschalteten Umrichter die von der Maschine erzeugte Bremsenergie wieder ins Netz zurückgespeist werden. Frequenzumrichter sind allerdings recht teuer in der Anschaffung. Teilweise kosten sie das Fünffache von einfach ausgelegten Motorstartern. Es gilt jedoch zu erwähnen, dass Frequenzumrichter sehr geringe Eigenverluste aufweisen und meist einen Wirkungsgrad von über 95% erreichen. Die hohen Kosten für die Investitionen von Frequenzumrichtern amortisieren sich jedoch im Laufe der Zeit aufgrund ihrer hohen Energieeinsparungen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Notwendigkeit der Energieeffizienzsteigerung in der Industrie und skizziert den Aufbau der Ausarbeitung mit dem Ziel, Einsparpotenziale bei Elektromotoren aufzuzeigen.
2. Energieeffizienz: Dieses Kapitel definiert den Begriff Energieeffizienz als zweckrationale Nutzenmaximierung und erläutert den ökologischen sowie ökonomischen Sinn hinter Einsparmaßnahmen.
3. Industrielle Fördertechnologien: Es werden die Grundlagen der industriellen Fördertechnik, verschiedene Motorenarten sowie technische Optimierungskomponenten wie Getriebe und Frequenzumrichter detailliert analysiert.
4. Energieeffizienzsteigerung in der Fördertechnik sowie bei Motoren und Antrieben in der Industrie: Dieses Kapitel befasst sich mit den gesetzlichen Vorgaben, dem aktuellen Ist-Zustand des Marktes sowie der Bedeutung der Lebenszykluskosten bei der Modernisierung von Antrieben.
5. Fazit: Das Fazit fasst die zentralen Ergebnisse zusammen und betont, dass eine nachhaltige Energieeffizienzsteigerung nur durch eine ganzheitliche Betrachtung von Komponenten und Laufzeiten möglich ist.
Schlüsselwörter
Energieeffizienz, Fördertechnik, Elektromotoren, Frequenzumrichter, Drehzahlregelung, Wirkungsgrad, Lebenszykluskosten, Nachhaltigkeit, Industrie, Klimaschutz, Antriebstechnik, Energieeinsparung, IEC-Norm 60034, Modernisierung, Ressourceneffizienz
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Möglichkeiten und Notwendigkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz bei Motoren und Antrieben innerhalb der industriellen Fördertechnik.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zentrale Themen sind die Definition der Energieeffizienz, der Vergleich verschiedener Motorenarten, der Einsatz von Frequenzumrichtern sowie die Berücksichtigung gesetzlicher Rahmenbedingungen und Lebenszykluskosten.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie durch eine effiziente Dimensionierung und Steuerung von Antriebskomponenten Energieverluste minimiert und ein wirtschaftlicher sowie nachhaltiger Förderbetrieb erreicht werden kann.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturrecherche und der Analyse von technischen sowie regulatorischen Grundlagen im Bereich der Energieeffizienz von Elektromotoren.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst die industriellen Fördertechnologien und Motorentypen vorgestellt, gefolgt von einer Untersuchung technischer Optimierungsbauteile und einer Bewertung der aktuellen politischen sowie ökonomischen Rahmenbedingungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Energieeffizienz, Elektromotoren, Frequenzumrichter, Fördertechnik, Lebenszykluskosten und Klimaschutz.
Warum sind Getriebe für die Energieeffizienz relevant?
Getriebe wirken als Verstärker für die Leistung des Elektromotors; eine korrekte Dimensionierung und Wahl des Getriebetyps ist entscheidend, um den Gesamtwirkungsgrad der Antriebseinheit zu maximieren.
Welche Rolle spielt die IEC-Norm 60034?
Die Norm dient der weltweiten Harmonisierung und Klassifizierung von Elektromotoren hinsichtlich ihrer Energieeffizienz, um den Einsatz hocheffizienter Motoren verbindlich zu steuern.
Wie amortisieren sich die hohen Anschaffungskosten für Frequenzumrichter?
Trotz höherer Investitionskosten amortisieren sich Frequenzumrichter durch ihre hohe Energieeffizienz, die verbesserte Steuerung der Betriebsabläufe und die damit verbundenen Betriebskosteneinsparungen über die Nutzungsdauer hinweg.
- Quote paper
- Daniel Norkowski (Author), 2014, Energieeffizienzsteigerung in der Fördertechnik sowie bei Motoren und Antrieben in der Industrie, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/283139
