Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

International Efficiency (IE) für Motoren

01.11.2011
Mindestens IE2 für neue Motoren

Geregelte/gesteuerte Antriebe bilden eine wesentliche Quelle zum Sparen elektrischer Energie, da sie rund 70 Prozent des in der Wirtschaft eingesetzten elektrischen Stroms verbrauchen. Über ein großes, anteiliges Potenzial (ca. 10 Prozent) verfügt ihre Komponente Motor wegen seiner Verbreitung vor allem als Niederspannungs-Drehstrom-Maschine.

Neue IEC-Normen verschärfen die Anforderungen an den Wirkungsgrad, an ihre Hersteller und Nutzer, zumal die freiwillige CEMEP-Selbstverpflichtung der Motorenproduzenten zum Bau von Energiesparmotoren (ESM der Klassen EFF) am 15.6.2011 auslief. Veränderte Wirkungsgradkategorien nach neuem IE-Code sind an einheitliche, definierte Messverfahren zur Bestimmung der Verluste gebunden. Damit werden die dsbzgl. Angaben weltweit vergleichbar. Zugleich stärkt die IEC mit ihren Festlegungen das Umweltbewusstsein bei Erzeugern und Kunden. Ein weiteres, nun sogar globales Signal für Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Ausbau der alternativen Energiequellen steht auf „grün“.

Grundlegende Vorschriften
Zusätzlich zu den grundsätzlichen, umweltpolitischen und wirtschaftlichen Zwängen verpflichten diese IEC-Vorgaben Hersteller wie Nutzer von Antrieben/Elektromotoren zum verantwortungsvollen Umgang mit Elektroenergie. Dazu definiert die Norm IEC 60034-30 die Wirkungsgradklassen IE x (International Efficiency-Code) für den Leistungsbereich bis 375 Kilowatt.

Da die IEC 60034-2-1 zugleich die Messverfahren für die Verluste zur Anwendung vorschreibt, besteht die Vergleichbarkeit der berechneten Wirkungsgrade im Geltungsbereich der Standards. Im Unterschied zur überholten EFF-Kennung zeigt sich der IE-Code entwicklungsfreundlich nach oben offen.

Die genannten IEC-Standards passen in den Rahmen der „RICHTLINIE 2009/125/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Oktober 2009 zum Festlegen von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte“ (ErP-Energyrelated Products-Richtlinie). Als Nachfolger der EuP-Richtlinie 2005/32/EG vom 6. Juli 2005 beurteilt sie den energetischen Lebenszyklus eines Produktes – von Entstehung bis Entsorgung/Wiederverwertung. Die verbindliche Umsetzung in die nationale Gesetzgebung stellt das Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EBPG – Ökodesign-Gesetz) dar. Darüber hinaus wurden die Bestimmungen zum IE-Code in die EU-Verordnung für Motoren Nr. 640/2009 übernommen.

Den Wirkungsgrad weist weiterhin das Leistungsschild für Nennlast aus, die Werte für 50 Prozent und 75 Prozent Nennlast enthält die Dokumentation.

Anwendungshilfen beim Umsetzen der zum Erlangen der CE-Zeichen-Kennung bindenden Vorschriften bietet beispielsweise DEKRA Industrial (www.dekra.de).

Wirkungsgradklassen und ESM
Den Gültigkeitsbereich des IE-Code zeigt die Tabelle. Diese Anforderungen erfüllen Energiesparmotoren ESM belegt mit der Konformitätserklärung. ESM unterscheiden sich von herkömmlichen Maschinen vor allem durch Materialeinsatz und -zusammensetzung, kaum durch ihre äußere Form mit verlängertem Ständer. Höchste Effizienz erreichen prinzipbedingt lediglich permanenterregte-(PM-) Synchronmaschinen, da bei ihnen keine Läuferverluste auftreten. Zu den rechneroptimierten Merkmalen (CAD/CAM) von ESM gehört insbesondere der mit der Wirkungsgradzunahme (höhere IE-Klasse) steigende Einsatz von Aktivmaterial (Eisen, Kupfer, Alu). Das bringt besonders geringe elektrische und magnetische Verluste, niedrigere Betriebstemperaturen, somit natürlich reduzierten, außerdem optimierten Kühlaufwand sowie verlängerte Lebensdauer von Wicklungsisolation und Lager. Die Leistungsbaugröße sinkt, Getriebe können wegen des erlaubten Drehzahlbereichs häufig entfallen.
Anwendung
ESM schonen mit ihrer geringeren Einbuße durch Abwärme nachhaltig die Umwelt, ihr Wirkungsgrad kann 8 Prozent und mehr größer sein. Der mit den niedrigeren Verlusten (bis zu 45 Prozent) verbundene stoffliche Mehraufwand bedingt höhere Anschaffungskosten. Allerdings treten sie als alleiniges Kaufkriterium der Maschine zugunsten der vorauszudenkenden Lebenszykluskosten (Total Costs of Ownership) in den Hintergrund, da der auf die Betriebskosten (Energie) entfallende Anteil nämlich >90 Prozent beträgt. Dadurch amortisiert sich die finanzielle Zusatzbelastung beim Einkauf in kurzer Zeit ( ein Jahr), zumal ein ESM-Einsatz meist mit weiteren Effizienzmaßnahmen (Regelung, Verzicht auf Getriebe, Bremsenergierückspeisung etc.) einhergeht.

Die Bauformen stehen für den allgemeinen Einsatzfall (General Purpose Motor GPM) mit Alu-Gehäuse bereit (Beispiel: Heizung Klima Lüftung bzw. HVAC – Heating Ventilating & Air Conditioning). In Vollgussausführung (Severe Duty Motor SDM) vertragen sie raue Umgebung zum Beispiel in der Walzwerkstechnik und chemischen Industrie. Wegen der verbesserten Leistungsfähigkeit durch angestiegene Überlastreserve (beispielsweise um 15 Prozent bei DB S1) dehnt sich ihr Einsatzfeld aus.

Ausblick
Die Bereitstellung von Drehstrom-Motoren mit noch niedrigeren Verlusten der Premium-Klassen IE 3/4 nimmt zu. Nicht nur PM-Synchronmaschinen drängen in diesem Leistungssegment auf den Markt. Mit der Reluktanzbauweise wird bereits die Klasse IE 4 erreicht, mit PM-Motoren oft sogar überschritten (Baureihe MCS, http://www.lenze.de). Selbst andere Motorklassen erreichen mit dem PM-Synchronprinzip höherer Wirkungsgrade wie beispielsweise bürstenlose Scheibenläufer-Motoren PMS (0,5 bis 30 Kilowatt; http://www.perm-motor.de) belegen.

Weitere Einzelheiten zu den neuen, allgemein akzeptierten Wirkungsgradklassen IE behandelt die ZVEI-Schrift „Motoren und geregelte Antriebe – Normen und gesetzliche Anforderungen an die Energieeffizienz von Niederspannungs-Drehstrommotoren“, die bei den vorstehenden Ausführungen beachtet wurde. Joachim Krause

| handling
Weitere Informationen:
http://www.handling.de/Automation/International--Efficiency--IE--fuer-Motoren.htm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht rollFEED® Turning auf EMAG Maschinen: Tempomacher für die Drehbearbeitung
17.10.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Schuler-MSC2000-Dual-Servopresse am Fraunhofer IPT für Werkzeugtests und Entwicklungsprojekte
17.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise