Motor-Frequenzumrichter-Paket bringt Effizienz

Energieeffizienz und Einsparungen

Die Speiseölproduktion ist ein komplexer, mehrstufiger Prozess. Mit strengen Kontrollen und präziser Ausrüstung muss sichergestellt werden, dass die Produkte den anspruchsvollen Standards für die Lebensmittelsicherheit gerecht werden. In vielen Prozessschritten kommen zudem energieintensive Betriebsmittel wie Sterilisatoren, Pressen, Zentrifugen und Kessel zum Einsatz. Der Stromverbrauch stellt für Speiseölhersteller daher in der Regel den größten Kostenfaktor dar. Die Wahl energieeffizienter Ausrüstung ist somit von entscheidender Bedeutung, um steigenden Energiepreisen entgegenzuwirken und profitabel zu bleiben. Elektromotoren bieten großes Potenzial zur Verbesserung der Energieeffizienz, weil in vielen Werken immer noch alte, ineffiziente Motoren im Einsatz sind. 

In Europa, China und mehreren anderen Ländern wird der Wirkungsgrad eines Motors mit der internationalen Energieeffizienzkasse (IE) angegeben, von IE1 bis IE5. Je höher die IE-Klasse, desto effizienter der Motor, wobei jede IE-Stufe für eine 20-prozentige Minderung der Energieverluste gegenüber der vorherigen Klasse steht. IE4-Motoren weisen also 20 Prozent weniger Verluste auf als IE3-Motoren. Die effizienteste Klasse, die heute zur Verfügung steht, ist IE5. Viele Speiseölfabriken arbeiten jedoch noch immer mit IE2- oder IE3-Motoren. 

Der Elektrifizierungs- und Automationsexperte ABB berichtet, dass die Aufrüstung eines vorhandenen IE3-Motors auf ein Paket aus Synchronreluktanzmotor (SynRM) der Ultra-Premium-Klasse IE5 und Frequenzumrichter eine Verringerung der Energieverluste um bis zu 40 Prozent ermöglicht. Angesichts der hohen Strompreise amortisiert sich die Investition in einen effizienteren Motor allein aufgrund der geringeren Energiekosten oft in nur wenigen Monaten. Bei den meisten Anwendungen können vorhandene Motoren problemlos durch effiziente moderne Varianten ausgetauscht werden, was das Upgrade zusätzlich vereinfacht.  

Selbst wenn keine SynRM-Technologie verwendet wird, können Betreiber viel Energie sparen, indem sie vorhandene Motoren mit einem Frequenzumrichter kombinieren. Ohne Frequenzumrichter laufen Motoren ständig mit voller Drehzahl und verbrauchen viel Strom. Motoren können zwar mechanisch gedrosselt werden, dabei wird aber Energie verschwendet. Verglichen werden kann dies damit, dass man die Geschwindigkeit eines Autos durch Betätigung der Bremse regelt, ohne den Fuß vom Gaspedal zu nehmen. 

Ein Frequenzumrichter passt Drehzahl und Drehmoment des Motors an die Gegebenheiten an und spart Energie, sobald der Motor nicht auf vollen Touren läuft. Das ist deshalb besonders interessant, weil sich die vom Motor verbrauchte Energie proportional zum Quadrat der Drehzahl verhält. Folglich kann eine Reduzierung der Drehzahl um 20 Prozent den Stromverbrauch halbieren. In der Vergangenheit machte sich die Anschaffung eines Frequenzumrichters meist in ein bis zwei Jahren bezahlt. Die hohen Energiepreise haben die Amortisationszeit jedoch erheblich verkürzt, was auch für effizientere Motoren gilt. 

Frequenzumrichter ermöglichen eine präzise Motorregelung. In Pumpanwendungen können Betreiber Frequenzumrichter zum Beispiel so einstellen, dass der Punkt mit dem höchsten Wirkungsgrad der Pumpe (BEP) erreicht wird. Moderne Frequenzumrichter erleichtern Betreibern zudem die Aufrechterhaltung der Produktqualität, indem sie Echtzeitdaten zu Energieverbrauch und Motordrehzahl liefern. 

Harmonische Oberschwingungen – auch „Netzverschmutzung“ genannt – ist ein gängiges Problem, das zu einer schlechten Energieeffizienz beiträgt. Ans Stromverteilungsnetz angeschlossene nichtlineare Verbraucher können erhebliche Probleme verursachen, wenn die Abweichungen von den erwarteten Strom- und Spannungswerten bestimmte Grenzen überschreiten. Das führt im Netz zum Verlust von Energie, die sonst im Betrieb sinnvoll genutzt werden könnte. Darüber hinaus kann die Belastung des Netzes durch Oberschwingungen auch zu Schäden an der Ausrüstung führen. 

Frequenzumrichter sorgen zwar für erhebliche Effizienz- und Leistungsverbesserungen, können aber auch Oberschwingungen verursachen. Betriebe oder Planer kompensieren Oberschwingungen häufig durch überdimensionierte Komponenten oder Kabel. Dieses Vorgehen ist jedoch teuer und unnötig. Eine zweckmäßigere Lösung im Zusammenhang mit Oberschwingungen liegt darin, von vornherein Ultra-Low Harmonic Drives einzusetzen, die den Oberschwingungsgehalt um bis zu 97 Prozent reduzieren.