Induktive Übertragungssysteme sorgen für Leistungsschub bei Förderanlagen

Gerade heute wird verstärkt auf effiziente Prozesse geachtet. Verbesserte Elektromotoren, vor allem aber Modernisierungen und Effizienzsteigerungen in bestehenden und neuen Systemen ermöglichen der Industrie ein mitunter beträchtliches Sparpotenzial bei der Energieversorgung.

Damit sich aufwändige Sanierungs- und Nachrüstungslösungen lohnen, muss die gesamte Antriebsarchitektur eines Fördersystems analysiert werden. Sämtliche kostenrelevanten Aspekte einer Förderanlage stehen dabei auf dem Prüfstand: laufende Instandhaltungsmaßnahmen, Auslegungen neuer Antriebe, Reparaturbedarf und auch der Verschleiß von einzelnen Systemkomponenten. Maßstäbe in der Automatisierungstechnik setzt seit über zehn Jahren das Stromübertragungssystem IPT (Inductiv Power Transfer). Anwendungen der berührungslosen Energie- und Datenübertragung kommen mittlerweile weltweit zum Einsatz.

Induktive Übertragung hat sich bewährt

Wenn fördertechnische Anlagen umgebaut, erweitert oder neu konzipiert werden, stellt sich stets die Frage nach der Effizienz und dem Verbesserungspotenzial. Die wichtigen elektrischen Parameter müssen dann über einen aussagekräftigen Zeitraum gemessen und dokumentiert oder zumindest möglichst präzise abgeschätzt werden. Eine Messung verschiedener Fahrzeuge über komplette Zyklen erlaubt eine Analyse und Einschätzung der sogenannten „Gleichzeitigkeitsfaktoren” und Leistungsprofile der wichtigen Verbraucher und damit der tatsächlich benötigten Gesamtanschlussleistung.

Mit IPT hat Conductix-Wampfler ein induktives Übertragungssystem entwickelt, das sich in Bodentransportsystemen, Elektrohängebahnen und Schubplattenanlagen bewährt hat. Es ist eine echte Alternative zu konventionellen Leitungslösungen und Schleifleitungen. Unternehmen wie Audi, Daimler, Ferrari, Airbus, BMW, Eurocopter, Kia oder auch General Motors setzen bei der Energieversorgung seit Jahren auf das Potenzial von IPT. Die Technik eröffnet für viele Anlagen die notwendige Flexibilität. Immer komplexere und schnellere Produktionsabläufe erfordern unabhängig arbeitende Lösungen in der Automatisierungstechnik.

Aufgrund der deutlich gestiegenen Anforderungen an Förderanlagen genügen manche konventionellen Systeme nicht mehr. Für ihre Entwicklungsarbeit auf dem Gebiet der induktiven Übertragung wurden die Entwickler von Conductix-Wampfler jetzt sogar durch Frost & Sullivan mit dem European Technology Implementation Award 2008 ausgezeichnet.

In der Industrie kommt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion in vielfältigen Bereichen zum Einsatz: In Bodentransportsystemen werden unterschiedlichste Flurförderzeuge über IPT mit Energie versorgt – bei schienengeführten Systemen arbeiten unter anderem Elektrohängebahnen in der Endmontage, Sortieranlagen in Versandzentren, Schrägaufzüge in der Gebäudetechnik, Schubplattenanlagen in der Montage oder auch Anlagen in Vergnügungsparks nach diesem Prinzip. Für Anwendungen in nahezu jedem Industriezweig gibt es noch Optimierungsbedarf.

Auch die Entscheidung, ob beispielsweise Schleifleitungen zur Energie- und Daten-übertragung oder induktive Systeme eingesetzt werden, muss gründlich abgewogen werden. Überzeugende Argumente für IPT-Lösungen resultieren unter anderem aus der verbesserten Sicherheit und Verfügbarkeit der Versorgung, dem Wegfall von Wartungsarbeiten bei mechanischen Verschleißteilen und galvanischen Kontakten, der Zuverlässigkeit und den hohen Übertragungsleistungen. Nicht zuletzt ist das System gut für den Einsatz bei extremen Umgebungsbedingungen geeignet – auch die auf Dauer häufig geringeren Betriebskosten sprechen oft für eine induktive Lösung.

Kupferkontakte werden als Störquelle komplett ersetzt

Darüber hinaus bietet die berührungslose Energieübertragung in vielen Fällen ein deutlich erweitertes Einsatzgebiet. Bei Bodentransportsystemen ist durch den Einsatz von IPT kein mechanischer Schutz oder eine spezielle Haltekonstruktion für die Energie- und Datenübertragung mehr nötig. Störanfällige offene Kupferkontakte können als Störungsquelle komplett ersetzt werden. Durch den Einbau im Boden sind Flächen uneingeschränkt befahrbar, die IPT-Lösung ist dort praktisch unsichtbar.

Für Schubplattenanlagen gibt es mit isolierten Schleifleitungen eine funktionierende Lösung. Das Übertragungssystem muss dabei aber sauber ausgerichtet und montiert werden. Eine induktive Lösung hat dort primär den Vorteil, dass unterschiedliche Spannungspotenziale beim Ausfahren nicht mehr beachtet werden müssen. Schutzschaltungen können entfallen. Das mechanische Einfädeln wird bei induktiven Lösungen ebenfalls vereinfacht. Elektrohängebahnen werden leiser, sauberer und haben größere Überfahrtoleranzen.

Induktive Energie- und Datenübertragung ist verschleißfrei

In Bezug auf Fahrgeschwindigkeiten und Umgebungsbedingungen können konventionelle Schleifleitungen demgegenüber an ihre Grenzen stoßen. Sie erfordern eine hohe Genauigkeit bei der Installation und erzeugen beständig Kohlenabrieb. Überdies reißen Stromabnehmer bei schlechter Montage in Überfahrten oft ab, mit dem Resultat eines längeren Stillstands.

Die induktive Energie- und Datenübertragung ist im Vergleich zur mechanischen verschleißfrei, Übergänge an Weichen oder Hebern bereiten keine Schwierigkeiten. Auch Feuchtigkeit und Schmutz haben keinen Einfluss auf die Übertragung. Geschwindigkeiten sind bei IPT-betriebenen Bahnen nicht begrenzt.

Zusatzfunktionen in induktive Übertragungssysteme einfach integrierbar

Funkbasierte Systeme mit Wireless-LAN-Technik müssen am Auslegungsaufwand und an ihrer Störanfälligkeit gemessen werden. IPT ist dabei die stabilere Lösung, wenn es um eine verlässliche Übertragung in Bezug auf Signalverluste geht. Die Einrichtung der funkbasierten Systeme kann sehr aufwändig sein. Wie viele Antennen installiert und eingerichtet werden müssen, ist abhängig von der jeweiligen Anlage. Auch die Frequenzen, auf denen die Signale übertragen werden, müssen unter einer Vielzahl von Funkanwendungen in der Industrie klar geregelt sein. IPT ist dort die einfachere Lösung.

Die Signalausbreitung erfolgt definiert entlang der verlegten Strecke und erstreckt sich nur auf das Nahfeld um den Leiter. Durch das induktive Übertragungssystem sind sie nicht anfällig gegen Störungen durch Funksysteme. Bei flurbasierten Anwendungen kommen als weitere Optionen noch die Fahrzeugführung entlang des Energiepfades und die Positionsbestimmung mittels Positionsmarken dazu. In diesem Fall sind alle drei Funktionen eine integrierte Lösung in einer Abnehmerbox.

Totale Systemkosten bei der Systemauswahl entscheidend

Die direkten Investitionskosten sind für viele Anlagenbetreiber ein wesentliches Argument bei der Entscheidung für ein Energieversorgungssystem. Konventionelle Lösungen erscheinen in der Regel zunächst sehr oft kostengünstiger. Werden die unvermeidbaren Verschleißkosten berücksichtigt, relativiert sich das Bild häufig deutlich. Indem Ausfall- oder Stillstandszeiten von Fahrzeugen reduziert werden können, lässt sich auch die Anzahl der eingesetzten Fahrzeuge reduzieren und die Anlage optimiert betreiben.

Ein einfacher Vergleich von direkten Investitionskosten reicht deshalb nicht aus – erst wenn sämtliche Systemkosten berücksichtigt werden (auch indirekte wie Aufhängungen und spätere Verschleißkosten), ergibt sich ein objektiveres Bild. Dass IPT in vielen Automobilwerken mittlerweile zum Stand der Technik für Förderzeuge gehört, ist häufig das Ergebnis langfristiger Kostenabwägungen. Als attraktiv für die Betreiber haben sich in der Vergangenheit vor allem Komplettlösungen erwiesen, die Energie- und Datenübertragung, Fahrzeugführung und Positionierung sowie den Service umfassen.

Matthias Wechlin ist Produktmanager IPT bei der Conductix-Wampfler AG in Weil am Rhein.