
Bild 01: Bereit für Rekuperation von Bremsenergie, Einsatz als Kurzzeit-USV, zur geregelten Lastspitzenreduzierung und Feldbuskommunikation: Aktive Energiemanagementgeräte der Pxt-Familie der Michael Koch GmbH für elektrische Antriebe (Quelle: Michael Koch)
Im Alltag angekommen ist das Thema Rekuperation durch Elektroautos. Mittlerweile ist es bekannt, dass der Elektromotor des Autos bei jedem Abbremsen elektrische Energie erzeugt, die in seine Batterie eingespeist wird. Damit wird die Reichweite zum Teil deutlich verlängert. Seit 2010 bietet Koch aktive Energiemanagementsysteme an, die die gleiche Funktion in stationären Maschinen erfüllen (Bild 1). Allerdings geschieht dies dort auf Basis von Elektrolyt- und Doppelschichtkondensatoren deutlich dynamischer und stabil für mehr als 100 Millionen Wiederholungen. Neben der Rekuperation an sich bringen die Systeme allerdings noch einigeweiteregroße Vorteile für die Antriebssystemestationärer Maschinen, ja sogar für das Stromnetz.
Hohe Einsparungen realisierbar
Die politisch geforderte Reduktion des Energieverbrauchs ist in den Vordergrund der Argumentation gerückt, auch wenn es im Winter keine Mangellage gegeben hat. Schließlich ist die Erhöhung der Energieeffizienz von Maschinen kein Ziel um ihrer selbst willen, sondern ein erstrangiges Mittel, um Betriebskosten zu reduzieren. Die Amortisationszeiten sind nach wie vorentscheidend, also die Höhe der Investition in Bezug auf die möglichen Einsparungen. Im Fall aktiver Energiemanagementgeräte für elektrische Antriebe hängt die Investitionshöhe direkt ab von der Leistung und der Energiemenge, die Einsparung von Energie und damit Energiekosten von der Häufigkeit und der Energiemenge der Rekuperationsereignisse. Diesen sehr maschinen spezifischen Verhältnissen wird Koch mit einem modularen System gerecht, das eine abgestufte Variabilität in Leistung und Energiemenge ermöglicht. Pxt nennt sich das System vielsagend, das herstellerunabhängig zu fast jedem Antriebssystem passt.
Bei hohen Wiederholraten von Start-Stopp-Vorgängen, wie etwa bei Pressen oder Stanzen, bei denen auch aufgrund der Qualität der eingesetzten Mechanikwenige Verlusteentstehen, können Einsparungen von bis zu 50 % erreicht werden. Bei realen Robotikanwendungen in diversen Aufgaben im Karosseriebau von Automobilen sind durchschnittlich 15 % Einsparungen belegt, mit Spitzenwerten von über 20 %. Deutlich ist generell, dass das Einsparpotenzial von Anwendung zu Anwendung stark differiert. Auch für die Anpassung an diese sehr unterschiedlichen Applikationsanforderungen von klein bis groß ist das modulare System von Koch von unschätzbarem Vorteil. Es reicht von Schuhschachtelgröße in Form des PxtFX (max. 18 kVA Leistung, 2 kJ Energie) durchgängig bis zu größeren, modular aufgebauten Schaltschrankeinheiten KTS (384 kVA/3 MJ).
Energieeffizienz schnell Nebensache
Energieeffizienz tritt sogar in den Hintergrund, wenn die Produktivität mit Pxt anderweitig gesteigert werden kann. Die Geräte der Pxt-Familie haben eine ausgleichende, also schonende Wirkung auf die Antriebselektronik, deren Lebens dauer somit deutlich verlängert wird. Zu dem werden höhere Geschwindigkeiten bzw. geringere Taktzeitenmöglich. Ebenso kann ein höheres Spannungs niveau im Zwischenkreis erreicht werden, das bessere und zuverlässigere Beschleunigungswerte bringt. Es wird statt der Elektronik die Mechanik der Maschine zum begrenzenden Faktor. Im Presswerk kann so zum Beispiel die Ausbringungsmengeum über 10 % erhöht werden.
Die höhere Energieeffizienz ist bei einem derartig hohen Produktivitätsgewinn eine nette Dreingabe. Gleichzeitig ist der Zusammenhang zwischen Geschwindigkeitserhöhung und Energieeffizienz mit dem Einsatz der Pxt-Geräte von Koch verblüffend: Je kürzer die Taktzeiten, also je schneller die Geschwindigkeits- und Richtungswechsel durchgeführt werden, desto höher sind auch die Einsparungseffekte bei der Energie. Oder: Die aktiven Energiemanagementgeräte der Pxt-Familie ermöglichen eine höhere Produktivität bei gleichzeitig höherer Energieeinsparung. So macht es auch Sinn, Einzelanwendungen in einem hochstandardisierten Produktionsverbund speziell zu analysieren und auszurüsten.