Das Hauptziel der neuen IE-Vorschriften ist eine Senkung des Gesamtenergieverbrauchs und damit der in die Atmosphäre freigesetzten CO2-Menge. Von den entsprechenden technischen Neuentwicklungen profitiert aber auch der einzelne Kunde. Durch sorgfältige Auswahl eines neuen Elektromotors für die jeweilige Anwendung können Unternehmen deutlich günstigere Gesamtbetriebskosten realisieren und zugleich die Amortisationszeit für die Neuanschaffung verkürzen.
Zeit für Entwicklung
Elektromotorenhersteller wie Bauer Gear Motor, ein Unternehmen von Altra Industrial Motion, hatten ausreichend Zeit, die erforderliche Technik zu entwickeln und in der Praxis zu erproben. Obwohl IE3 für Motoren über 7,5kW erst im Januar 2015 in Kraft getreten ist, bieten einige Hersteller bereits Produkte der Klasse IE4 Super Premium Efficiency an, sogar für Hygienebereiche oder explosionsgefährdete Umgebungen. Einzelfälle zeigen jedoch, dass Kunden, die von der neuen Technik profitieren könnten, sich aufgrund des Preisunterschieds zwischen einem Motor herkömmlicher Bauart und einem Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) mit der Investition in höhere Wirkungsgradbereiche zurückhalten. Derartige Bedenken können durch Prüfung der möglichen Kosteneinsparungen und Investitionsrendite sowie sorgfältige Abstimmung aller neuen Motoren auf die jeweilige Anwendung ausgeräumt werden. Bei Elektromotoren, die die geplante Energieeffizienznorm IE4 erfüllen handelt es sich in der Regel um Permanentmagnet-Bauarten, bei denen die Magneten ihre eigenen statischen Felder bilden. Sie sind teurer in der Herstellung, dafür aber deutlich stärker als die herkömmliche Variante. Bei Verwendung in einem Elektromotor muss der Motor für gewöhnlich über einen Umrichter angetrieben werden. Dann werden sehr hohe Wirkungsgrade in der Größenordnung bis 96% erreicht.
Lebensdauerkosten
Dass 65% des industriellen Energieverbrauchs auf das Konto von Elektromotoren gehen, ist weithin bekannt. Aber nur wenige wissen, dass die Lebensdauerkosten von Elektromotoren zu 96% Energiekosten sind. Hieran zeigt sich, wie wichtig es ist, im Rahmen der Gesamtbetriebskostenbetrachtung oder Total Cost of Ownership (TCO), die Anschaffungskosten ins Verhältnis zur Gesamteffizienz zu setzen. Wenn es um die Auswahl von neuen Antriebslösungen geht, gehört Energieeffizienz heute zu den Schlüsselfaktoren. Es ist davon auszugehen, dass die Energiekosten weiter steigen werden. Deshalb ist es wichtig, die Kosten über die gesamte Nutzungsdauer zu betrachten und nicht nur die Anschaffungskosten.
Praxisnachweis
Die verbesserte Technik und mehr Effizienz bedeuten also höhere Anschaffungskosten, die sich allerdings über die Nutzungsdauer bald bezahlt machen. Um dies nachzuweisen, hat Bauer Gear Motor an einem direkten Vergleich teilgenommen, bei dem ein Asynchronmotor (ASM) mit Umrichterantrieb und ein PMSM-Motor dieselbe Aufgabe erfüllen mussten. Der Vergleichstest wurde im laufenden Betrieb einer Wasseraufbereitungsanlage in Deutschland durchgeführt. Beide Motoren wurden eingesetzt, um sieben Stunden täglich einen Scheibeneindicker anzutreiben. Viele Prozesse in der Wasseraufbereitung finden im Dauerbetrieb bei veränderlichen Lasten aufgrund unterschiedlicher Bedingungen statt. In dieser Branche könnten viele Anwendungen von neuer Motorentechnik profitieren, die standortweit erhebliche Energieeinsparungen herbeiführen würde. Im vorliegenden Fall sollte untersucht werden, ob die zunächst höheren Anschaffungskosten eines IE4-Motors durch deutliche Einsparungen bei den Betriebskosten wieder hereingeholt werden können. Der Versuch wurde an einheitlichen Frequenzumrichtern und Getrieben durchgeführt, um sicherzustellen, dass Wirkungsgradunterschiede allein den Motoren zuzuschreiben waren. Das Ergebnis ergab 40% Energieeinsparung des PMSM im Vergleich zum ASM. Hochgerechnet auf einen Zeitraum von vier Jahren sind das 1.022kWh. In dem Maße wie sich ein weiteres Anziehen der Energiepreise abzeichnet, steigt auch der Wert dieses Einsparpotenzials.
