Der industrielle Stromverbrauch in Deutschland belief sich 2024 auf rund 217 Terawattstunden pro Jahr. Fast die Hälfte davon entfällt auf elektrische und elektrohydraulische Antriebe. Rund 70 Prozent dieses Energiebedarfs verursachen motorbetriebene Systeme wie Pumpen, Lüfter und Kompressoren. Entsprechend groß ist das Einsparpotenzial, das sich durch eine Modernisierung bestehender Anlagen erschließen lässt. Der ZVEI beziffert das europaweite Einsparpotenzial energieeffizienter Antriebstechnik auf 121,5 Terawattstunden pro Jahr. Frequenzumrichter lassen sich nachrüsten und können den Energieverbrauch drastisch senken.
Analyse schafft die Grundlage für den Einsatz von Frequenzumrichtern
In vielen Produktionsbetrieben liegen die größten Effizienzpotenziale nicht in neuen Maschinen, sondern im vorhandenen Anlagenbestand. Voraussetzung für wirtschaftliche Modernisierungsmaßnahmen ist jedoch eine belastbare Datengrundlage. Dazu werden Last- und Energieprofile erfasst und ausgewertet, um den tatsächlichen Betrieb der Anlagen transparent zu machen. In der Praxis zeigt sich häufig, dass Antriebe über lange Zeiträume im Teillastbetrieb oder sogar im Leerlauf arbeiten. Gerade diese Betriebszustände wirken sich erheblich auf den Energieverbrauch aus und bleiben im laufenden Betrieb oft unbemerkt.
Frequenzumrichter erhöhen die Energieeffizienz im Retrofit
Besonders groß ist das Einsparpotenzial bei elektrohydraulischen Anlagen. In vielen Bestandsanlagen laufen Pumpen mit konstanter Drehzahl, während der benötigte Volumenstrom über Ventile geregelt wird. Die dabei entstehenden Drosselverluste führen insbesondere im Teillastbetrieb zu einem unnötig hohen Energieverbrauch. Durch den nachträglichen Einbau von Frequenzumrichtern lässt sich die Motordrehzahl an den tatsächlichen Bedarf anpassen. Die Pumpe stellt nur die Leistung bereit, die im jeweiligen Betriebszustand benötigt wird. Da die Leistungsaufnahme von Pumpensystemen stark von der Drehzahl abhängt, lassen sich auf diese Weise erhebliche Energieeinsparungen erzielen.
Hocheffiziente Motoren ergänzen moderne Frequenzumrichter
Zusätzliche Effizienzgewinne entstehen durch den Einsatz moderner Elektromotoren. Synchron-Reluktanzmotoren erreichen in Kombination mit Frequenzumrichtern hohe Wirkungsgrade bis zur Energieeffizienzklasse IE5. Während die Drehzahlregelung den größten Beitrag zur Senkung des Energieverbrauchs im Prozess leistet, reduziert der Einsatz effizienterer Motoren die elektrischen Verluste zusätzlich. Beide Maßnahmen ergänzen sich und erhöhen die Wirtschaftlichkeit eines Retrofits.
Frequenzumrichter reduzieren Lastspitzen und nutzen Bremsenergie
Moderne Frequenzumrichter bieten neben der Drehzahlregelung weitere Funktionen zur Optimierung des Energieverbrauchs. So lassen sich Lastspitzen im Stromnetz reduzieren und generatorisch erzeugte Bremsenergie in den Produktionsprozess zurückführen. Über Feldbus-Schnittstellen können die Geräte zudem in Energiemanagementsysteme integriert werden. Dadurch wird der Energieverbrauch kontinuierlich erfasst und ausgewertet. Unternehmen erhalten eine belastbare Grundlage, um ihre Energieeffizienz systematisch zu verbessern und Anforderungen des Energieeffizienzgesetzes sowie der Norm ISO 50001 umzusetzen.
Autor
Thomas Droth
Head of Industry Solutions
Mitsubishi Electric Europe
