Energiezuführung/Motoren/Antriebe

Leistung hoch – Verbrauch runter

Kein anderer Bereich der Intralogistik birgt so viel Energiesparpotential wie die Fördertechnik – allerdings nur, wenn die Antriebsphilosophien auch klar umgesetzt werden. Vor allem mit der richtigen Wahl der Spannung kann viel gespart werden. In Zeiten steigender Energiepreise und wachsenden Umweltbewusstseins rücken energieeffiziente Lösungen auch in der Intralogistik immer stärker in den Fokus der Anwender. Doch wie immer führen viele verschiedene Wege ans (richtige) Ziel.

© Thomas Berg – Fotolia.de
© Thomas Berg – Fotolia.de

Auch das Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) am Karls­ruher Institut für Technologie (KIT) hat sich mit der Frage beschäftigt, welche Antriebslösungen sich am besten für die unterschiedlichen Materialfluss-Anforderungen eignen. Verglichen wurden verschiedene Anwendungsszenarien für Rollenförderer mit 24-Volt- und klassischen 400-Volt-Antriebstechniken. Die Ergebnisse zeigen, dass 24-Volt-Lösungen im Vergleich bis zu 50 Prozent energieeffizienter arbeiten. Die KIT-Studie „24-Volt-Antriebstechnik in der Stetigfördertechnik“ erleichtert es Anwendern, die richtige Entscheidung bei Antriebslösungen zu treffen. Prof. Dr.-Ing. Kai Furmans erklärt: „Für die Diskussion, welche Antriebstechnik – 24- oder 400-Volt – in welchen Fällen eingesetzt werden sollte, liefert dieses Whitepaper alle notwendigen Informationen.“

Um die Vor- und Nachteile der verschiedenen Antriebstechnologien untersuchen zu können, wurde am Institut für Fördertechnik und Logistiksys­teme ein Vergleichslayout entwickelt. Im Fokus stand die Höhe des Energiebedarfs beim Transport im Dauerbetrieb, im Aussetzbetrieb und beim Stauen. Als weitere Kriterien wurden die Kosten und Leistung des Systems sowie dessen Flexibilität bewertet. Unterstützung bei der Durchführung der Studie bekam das Karlsruher Institut von Interroll.

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Genau auf die richtige Voltzahl achten

Interroll
Interroll setzt beim Energiesparen auf 24 V anstatt 400 V.

Nach den Ergebnisse der Untersuchungen ist der Transport eines Förderguts von 50 kg Gewicht bei Systemen, die mit 24-Volt-Antriebstechnik arbeiten, im Aussetzbetrieb rund 30 Prozent und beim Stauen sogar um 50 Prozent energieeffizienter als mit 400-Volt-Technologie. „Die 24-Volt-Antriebstechnik zeigt deutliche Vorteile bei ­Energie- und Investitionskosten und stellt damit in einigen Anwendungsbereichen eine Alternative zur 400-Volt-Technik dar“, so Dipl. Ing. Meike Braun, eine Mitverfasserin des Whitepapers. Die Studie „24-Volt-Antriebstechnik in der Stetigfördertechnik“ des KIT steht für Interessenten unter

zum Download bereit.

Perfekte Abstimmung

Nord Drivesystems setzt auf abgestimmte, einheitlich bedienbare Antriebssysteme für Förderanwendungen in allen Branchen. Die Getriebemotoren werden anwendungsbezogen projektiert und konfiguriert. Energieeffiziente dezentrale Frequenzumrichter und Motorstarter zur Wand- oder Motormontage gewährleisten die jeweils erforderliche Steuerung bzw. Regelung. Mit der abgestuften Funktionsausstattung deckt das Nord-Antriebselektronik-Portfolio alle Aufgaben in der Förder- und Hubtechnik ab. Eine einheitliche Bedienoberfläche unterstützt Anlagenkonzepte aus einem Guss. Die Umrichter bieten eine Überlastfähigkeit von 150 % für 60 s und kurzzeitig bis zu 200 %. Die bewährte ISD-Vektorregelung sorgt für hohe Dynamik und konstanten Lauf auch bei starken Lastschwankungen.

Das Umrichtermodell SK 180E eignet sich für die Geschwindigkeitsregelung von Motoren im Leistungsbereich 2,2 kW an horizontalen Bändern. Für größere Leistungen bis 22 kW und anspruchsvollere Aufgaben bietet Nord die Baureihe SK 200E. Diese Geräte verfügen laut Unternehmensangaben als einzige ihrer Klasse über eine Positioniersteuerung sowie Anschlussmöglichkeiten für Inkremental- und Absolutwertdrehgeber. Damit gestatten sie auch in Anwendungen, die eine relative oder absolute Lageregelung oder Synchronisierung erfordern, den Einsatz von Standard-Asynchronmotoren. Hubwerks- und sicherheitsgerichtete Anwendungen lassen sich mit Umrichtern dieser Serie ebenfalls kostengünstig dezentral umsetzen, dafür stehen optionale Features bis hin zu den Sicherheitsfunktionen STO und SS1 für Anforderungen bis SIL3 zur Verfügung.

Stichwort Steuerungstechnik Um den Energieverbrauch in den Griff zu bekommen, hat Aberle PMS-E im Programm. Die Systemlösung schafft selbst in hochautomatisierten Logistikzentren mit einer komplexen Lager- und Steuerungstechnik Energieein­sparpotenzial – ohne Einbußen bei Leistungsfähigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit des Betriebs.

Aberle Schaltschrank
Für Aberle findet im Schaltschrank ein wesentlicher Teil des Energiesparens statt.

Aberle erzielt diese Steigerung der Energieeffizienz nicht nur durch bauliche oder gerätetechnische Optimierungen. Den Kern des Gesamtsystems bildet die intelligente Steuerungstechnik des PMS-E, die alle Logistikabläufe in ihrer Effizienz erhält und gleichzeitig optimiert, steuert und dokumentiert. Das Ergebnis ist weniger Verbrauch für gleiche Leistung.

Dazu Achim Aberle, Leiter Technik und Entwicklung Aberle GmbH: „Mit dem ‚Aberle PMS-E’, haben wir ein ­Energiemanagementsystem entwickelt, das den Energieverbrauch der eingesetzten Intralogistiksysteme softwareseitig durch intelligente Steuerung, optimales Lastenmanagement und kontinuierliches Controlling je nach Anlagentyp um 25 bis 40 Prozent reduziert. Denn in der Intralogistik entfallen rund 50 Prozent der Energiekosten auf die Fördertechnik, die Lagerhaltung und Kommissionierung.“

Standardisierung und Energieeffizienz im Gleichklang Nach den Erfahrungswerten von Lenze sind Antriebe direkt am Netz oder mit Sanftanlauf in der Fördertechnik bis heute die meistverwendeten Lösungen. Sie sind aber nicht optimal auf den Betrieb einer modernen Förderanlage zugeschnitten. Schwerpunktthemen wie Variantenreduzierung, intelligente Lösungen für zukünftige Energieeffi­zienzklassen oder prozessbedingte Start/Stopp-Rampen lassen sich bisher kaum oder nur mit erhöhtem Invest umsetzten.

Der neue Lenze Smart Motor wurde speziell für die Fördertechnik entwickelt und deckt mit nur zwei Baugrößen den Bedarf in der Behälter- und der Palettentechnik ab. Lenze ist es mit seinem neuen Motor laut eigenen Angaben gelungen, eine der größten Herausforderungen im Maschinenbau für den Materialfluss zu lösen. Die neuen Antriebe bringen maximale Standardisierung und hohe Energieeffizienz in Gleichklang. Der Kern der Innovation liegt vornehmlich in einem Stück Intelligenz, das Lenze in den Klemmenkasten der Drehstrommotoren integriert hat.

Bei der Konstruktion wurde darauf geachtet, dass die Baugrößenvorteile kleinerer Motoren nicht von einem überdimensionierten Klemmenkasten geschmälert werden. Folglich fällt auch das Um­rüsten bestehender Anlagen leicht, weil keine konstruktiven Hemmnisse zu erwarten sind. Die Drehzahl des Lenze Smart Motors ist direkt vor Ort ganz einfach einstellbar. Mit einer einzigen Variante können Motordrehzahlen von 500 bis 2.600 Umdrehungen in der Minute bei konstantem Drehmoment abgedeckt werden.

Lenze Smart Motor
Der Lenze Smart Motor wurde speziell für die Bedürfnisse in der horizontalen Fördertechnik konzipiert.

Ein weiterer Clou ist das Einstellen selbst, das sowohl berührungslos und ohne Adressierung, als auch spannungslos funktioniert. Lenze nutzt für das Parametrieren die NFC-Technologie – die so genannte „Near Field Communication“ – die in Smartphones immer mehr zum Standard wird. In Verbindung mit einer Smartphone-App von Lenze können die Motoren ganz einfach für ihre Aufgabe vorbereitet werden, ohne dass Spannung angelegt sein muss.

Intelligent verbinden Auch die Kostal Industrie Elektrik hat in puncto Energieeffizienz Produkte zu bieten. Ein Beispiel ist der Antriebsregler Inveor – eine innovative Plattform, die durch ihren modularen Aufbau universell einsetzbar ist. Der Inveor bietet unter anderem im Bereich der Intralogistik eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung. Beispielsweise verfügt er über vektororientierte Regelung, Stromsparfunktion und PID-Regler mit integrierter Stand-by-Funktion.

Bei allen Inveor Antriebsreglern (erhältlich in vier Baugrößen von 0,37 kW bis 22 kW) gibt es eine Basisvariante, die mit Blick auf Design, Bedienung und Aufbaukonzept bei allen Größen nahezu identisch ist. Dabei ist die Plattform so konzipiert, dass auf einfachem Weg kundenspezifische Applikationen möglich sind. Somit können alle Kunden laut Kostal auch bei einem kleinen Eigenbedarf von den Vorteilen einer Großserienfertigung profitieren, ohne auf ein individuelles Produkt verzichten zu müssen.

Das sagen die Experten

Auf die richtige Voltzahl gesetzt

Dr. Ralf Garlichs, Executive Vice President Products and Technology Interroll Group, ist davon überzeugt, dass die Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile der beiden Antriebstechnologien Anwendern bereits bei der Planung erleichtert, die optimale Lösung zu finden: „Dass die Entscheidung in den meisten Fällen zugunsten der 24-Volt-Antriebslösung, also unseren 24-Volt-RollerDrives fällt, zeigt, dass Interroll im Interesse seiner Kunden auf die richtige Technologieplattform setzt.“

Intelligente Kombinationen Sowohl beim Bau einer Neuanlage als auch in Retrofit-Projekten sind laut Achim Aberle, Leiter Technik und Entwicklung Aberle GmbH, Energiesparmaßnahmen für die Systemtechnik immer öfter wesentlicher Bestandteil der Ausschreibungen: „Vor allem bei der Steuerungs-Hardware sowie den Antrieben und der Sensorik der Fördertechnikkomponenten er­zielen Optimierungsmaßnahmen nachhaltige Effekte. Bereits durch die konsequente Ein­bindung wirkungsgradoptimierter, energiesparender Antriebe, intelligenter Energierückgewinnungssysteme bei der Bremsenergie in der Fördertechnik automatischer Läger und die Umstellung auf verbrauchsarme 24 Volt-Antriebe lässt sich der Energieverbrauch im zweistelligen Bereich senken. Moderne Anlagenkonzeptionen nutzen darüber hinaus Systemkomponenten, bei denen sich etwa die Antriebe selbstständig in einen Stand-by-Modus versetzen, wenn sie über einen bestimmten Zeitraum nicht genutzt werden.“

Kontakt: Aberle GmbH D-74211 Leingarten E-Mail: info@aberle-automation.com www.aberle-automation.com

Getriebebau Nord GmbH & Co. KG D-22941 Bargteheide/Hamburg E-Mail: info@nord.com www.nord.com

Interroll AG CH-6592 Sant' Antonino Tel.: 00 41 91/8 50 25-25 www.interroll.com

Kostal Industrie Elektrik GmbH D-58513 Lüdenscheid E-Mail: info-industrie@kostal.com www.kostal.de

Lenze SE, D-31855 Aerzen E-Mail: Lenze@Lenze.de, www.lenze.com

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