Umweltmanagement; Energie
für mich
für mich
einphasige Elektromotoren
PAufnahme = U * I * cos phi
dreiphasige Elektromotoren
PAufnahme = U * I * cos phi * 3^(1/2)
ACHTUNG auf dem Typenschild angegeben ist im Normalfall:
die Abgabeleistung für den Mechaniker!
und die Anschluss-Spannung & Stromaufnahme für den Elektriker
η = PAbgabe / PAufnahme
Elektrische Antriebe und Motoren – Einsatzbeispiel Frequenzumrichter
Mit Frequenzumrichtern lässt sich der Teillastbetrieb von Motoren wesentlich
effizienter regeln
Vergleich verschiedener Ventilatoren-Regelungen als Beispiel:
a) ohne Frequenzumrichter wird der Volumenstrom über eine Drossel und
Bypass-Leitung im Kreis geführt. Der Teilvolumenstrom durch den Bypass
verursacht Verluste.
b) mit Frequenzumrichter kann die Gebläseleistung reduziert werden und das
Gebläse fördert nur den benötigten Volumenstrom, Verluste werden minimiert.
Elektrische Antriebe und Motoren – Zusammenfassung Massnahmen
Richtige Dimensionierung von Motoren,
Überdimensionierung vermeiden
Einsatz von effizienten Motoren
(insbesondere bei kleinen Leistungen)
Teillastbetrieb vermeiden, kein Motorbetrieb im Leerlauf
Drehzahlregelung für Motoren mit stark schwankenden Lasten
(z.B. Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren)
Drehzahlregelung mit Energierückspeisung bei Antrieben für Maschinen
mit häufigen Bremsvorgängen (z.B. Aufzüge, Fördereinrichtung)
Wartungsintervalle einhalten
Installation einer Blindleistungskompensation
Energieverbrauch – Zusammenfassung Grobanalyse
Aktueller Energieverbrauch und Entwicklung der letzten Jahre
Möglichst detaillierte Energieflüsse von der Quelle zur Senke
(Sankey-Diagramm des Energieflusses im Betrieb)
Identifikation der grössten Energieverbraucher (A) nach
Energieträgern/-nutzenergie
(z.B. Gas, Öl, Elektrizität bzw. Wärme, Dampf, Kälte, Antrieb)
Kenntnis der installierten Datenerfassungssysteme
Erste Einschätzung von Einsparpotenzialen (Bereiche für eine
Feinanalyse)
Energieverbrauch – ABC Analyse
Eine ABC-Analyse dient dem Auffinden der Hauptenergieverbraucher
Schritte für ABC-Analyse:
Zusammenstellung des Energieverbrauchs aller Maschinen
Sortieren nach Energieverbrauch
Kumulieren des Energieverbrauchs
Erkenntnis:
Häufig sind wenige Maschinen für einen hohen Anteil des
Gesamtenergieverbrauchs verantwortlich (sog. A- und B- Verbraucher)
Hier lohnen sich ggf. Feinanalysen (Anlagen-/Maschinenbilanzen)
Energieverbrauch – Auswertung
Energieverbrauch eines Systems kann mit
der folgenden Formel abgeschätzt werden:
Energie = (Nenn-)leistung x Vollbetriebsstunden
Nennleistung von Anlagentypenschildern
(Dokumentation vom Betriebsrundgang!)
Kategorien
ABC-Analyse
Kategorie A:
14 Maschinen
verbrauchen
über 50% der Endenergie
Kategorie B:
27 weitere Maschinen
weitere 25% der Energie
Kategorie C:
alle anderen Maschinen
die verbleibenden 25%
Druckluft
In der Schweiz verbrauchten im
Jahr
2000 150’000 Druckluftanlagen 750
GWh Energie (1.5 %)
Anteil der Elektrizität für Druckluftanwendungen
bis 25%
monetäre Einsparpotenziale
zwischen 5% - 50%
theoretisches Potenzial Schweiz
300 GWh, praktisch 100 GWh
25% - 60% der erzeugten Druckluft
gehen über Lecks verloren
Druckluft - Anwendungen
Automatisierung durch Pneumatik
Pneumatische Steuerungen
(z.Bsp. Ventile)
Montagewerkzeuge
(z.Bsp. Bohrmaschinen)
Prozessluft
Belüftung von Gär- und Fermentationsprozessen
Luftzufuhr als Verbrennungsluft, z.B. Gasturbinen
Sandstrahlen
Reinigung von Filtern
Transport
Transport in Maschinen,
z.B. Transport von Fäden in Webstühlen
Rohrpost
Druckluft - Leistungsbilanz
Drucklufterzeugung & -verteilung
ist sehr ineffizient
Nur max. 10% der eingesetzten
Energie stehen als Druckluft zur
Verfügung
Wichtigste Mittel zur Einsparung:
Vermeidung des Einsatzes von
Druckluft
Druckluft - Erzeugung
Aufbau einer Drucklufterzeugung
Lufteintritt
Kompressor
Aufbereitung
Aufbau einer Aufbereitung
Flüssigkeitsabscheidung
Trocknung
Filtration
Druckluft - Erzeugung
Energieverbrauch für die Drucklufterzeugung hängt ab von:
Lufttemperatur am Eintritt (Dichte)
Druckniveau (Verdichtungsenddruck)
Elektrischer und mechanischer
Wirkungsgrad des Verdichters
Zwischenkühlung des Kompressionsprozesses
Mehrstufige Kompressoren mit
Zwischenkühler sind besser
Verdichterregelung (Drehzahlregelung)
Benchmark – Prozess-Vergleich Druckluft
......
Druckluft - Verteilung
Energieverbrauch für Verteilung hängt ab von
Geschwindigkeit (Reibung)
Durchmesser der Leitungen
Korrekte Dimensionierung
(v < 6 m/s)
Leckagen im Verteilnetz
• Leckage-Analyse
Möglichst in Zeiten ohne Betrieb
Kompressorlaufzeiten geben
Auskunft über Druckabfall
Druckluft - Verbraucher
Möglichst Alternativen für Druckluftanwendung finden
Druckreduzierventile möglichst vermeiden
machbar, wenn nur wenige Verbraucher tieferes Druckniveau
benötigen
Leckagen am Verbraucher vermeiden
Tiefstmögliches Druckniveau verwenden
Druckluft – Zusammenfassung Massnahmen I
Erzeugung
Auslegung tiefstmögliches Druckniveau, ggf. Hoch- /Niederdruck-
Verteilnetz
Drehzahlgeregelte Verdichter, Leerlauf vermeiden, Einbau eines
Pufferspeichers (Windkessel) prüfen (weniger Teillast des Kompressors)
Ansaugung der Luft bei möglichst kalter Temperatur (hohe Dichte)
Rückgewinnung der Wärmeverluste des Verdichters, z.B. für Warmwasser
Betrieb des Systems mit Adsorptionstrockner ohne Kälteerzeugung benötigt
Anlagen bei Nichtgebrauch abschalten (Nachts, Wochenende!)
Druckluft – Zusammenfassung Massnahmen II
Verteilung
Dimensionierung des Verteilnetzes (vmax = 6 m/s) begrenzt Druckverlust
Vermeidung von Leckagen im Verteilnetz durch periodische Wartung
Druckluft – Zusammenfassung Massnahmen II
Verbraucher
Ersatz von Druckluftverbrauchern, Vermeiden von Reduzierventile
Repetition: Leistung
Leistung ist eine momentane Grösse
SI-Einheit der Leistung : Watt W
Repetition: Energie (Arbeit)
Energie ist eine Mengengrösse
Energie = Leistung · Zeitdauer der Leistungserbringung:
Repetition: Energie (Arbeit)
IEBau 19.03.2014 4
Kleine Leistung
Viel Zeit
Hohe Leistung
Wenig Zeit
Gleicher
Energieeinsatz!
E = P · t
SI-Einheit der Energie: Joule J [ʤuːl]
«Kilojoule» 1 kJ = 1’000 J
«Megajoule» 1 MJ = 1’000’000 J
…
Gebräuchlich im Energiesektor: «Wattstunden» Wh
«Kilowattstunden» 1 kWh = 1’000 Wh
«Megawattstunden» 1 MWh = 1’000’000 Wh
…
Umrechnung: 1 kWh = 1000W·3600s = 3600000 J = 3.6 MJ
Beispiele: 50 MJ = ………. kWh
0,4 kWh = ………. kJ
Beispiele Energie
Standby unter einen Watt. (0,3/0,5)
Regler 5-50 Watt
Heizleistung ein Familien Haus: 1000 Watt
Ungekämmt 15 kW
Elektroauto 10 kW
Kraftwerke 200 MW-1 GW
Repetition: Leistung und Energie
Beispiel Solarenergie: 8 h Sonnenschein, durchschnittliche Strahlungsleistung
ca. 500 W (je Quadratmeter)
Energieertrag pro Tag:E=P*t=500W*8h=4000Wh=4kWh
(je Quadratmeter)
Beispiel Akku: 85 Wh Energieinhalt, 20 W Verbraucherleistung
Entladedauer:
t=E/P 85Wh/20W=4,25 h
Enegieformen: Von der Quelle bis zum Nutzer
Primärenergie:
Endenergie:
Nutzenergie:
Primärenergie:
Energieform, wie sie in der Natur vorkommt (Erdöl, Uranerz,
Windenergie, Solarstrahlung, …)
Mehr politische Entscheide
Endenergie:
Energieform, wie sie «gebrauchsfertig» geliefert wird (Heizöl,
Elektrizität,…)
Nutzenergie
Energieform, die direkt genutzt werden kann (Wärme, Licht…
auch als Energiedienstleistung bezeichnet)
Enegieformen: Von der Quelle bis zum Nutzer
Jede Umwandlung ist mit Verlusten behaftet!
Wirkungsgrad
Betrachtet werden Energieumwandlungen, z.Bsp. in einem Elektromotor
Welche Energieformen werden in welche umgewandelt?
Eingang: Quelle (z.Bsp. Strom)
Ausgang: Senke (z.Bsp. mechanische Arbeit)
Welche Anteile an welchen Energieformen sind vorhanden?
«Egoistische» Betrachtungsweise einzig auf «nutzbare» Energieformen
Bei einer Glühlampe ist «Licht» der Nutzen
Die Glühlampe kann auch als Heizung betrieben werden, dann ist die abgegebene
«Wärme» der Nutzen
Aufwand wird oft rein ökonomisch wahrgenommen (Bsp.: Sonnenenergie wird oft als
«Gewinn» betrachtet)
Wirkungsgrad bezieht sich auf Leistungen («Momentanwerte»)
Wirkungsgrad: Beispiel Glühbirne
Die Glühbirne: Leistungen
Die Glühbirne als Heizung:n=57W/60W=0.95=95%
Die Glühbirne als Leuchtmittel:n=3W/60W=0.05=5%
Wirkungsgrad: Beispiel Glühbirne
Die Glühbirne: Leistungen
Die Glühbirne als Heizung:n=57W/60W=0.95=95%
Die Glühbirne als Leuchtmittel:n=3W/60W=0.05=5%
Wirkungsgrad: Mehr Nutzen als Aufwand? Wärmepumpen!
«Von alleine» fliesst Wärme(-energie) nur «von heiss nach kalt»
Der umgekehrte Vorgang läuft nicht «von alleine» ab
Eine Wärmepumpe kann mit Energieaufwand Wärme(-energie) «von kalt nach
heiss pumpen»
Wirkungsgrad: Mehr Nutzen als Aufwand?
«Gratisenergie» aus der Umwelt wird nicht als Aufwand gerechnet
Wärmepumpen können diese Energie «nutzbar machen»
Bezeichnung dann aber als «Leistungsziffer» ε > 1 statt Wirkungsgrad η<1
Wirkungsgrad: Nutzen & Aufwand bei Wärmepumpen
....
Nutzungsgrad n
Der Wirkungsgrad ist von einem momentanen Betriebszustand abhängig
Der Wirkungsgrad kann permanent ändern
Nutzungsgrad: Analog «Wirkungsgrad», aber bezogen auf die Energie über
einen bestimmten Zeitraum
Nutzungs- und Wirkungsgrad: Bilanzgrenze
Welche Anlagen(-teile) sollen erfasst werden?
Möglichkeiten (beispielhaft):
Einzelne Komponente einer Maschine (z.Bsp. Elektromotor)
Gesamte Maschine (inklusive Regelelektronik,…)
Gesamter Prozess (inkl. Förderbänder, Verpackung Endprodukt, …)
Gesamter Betrieb (inkl. Beleuchtung, Verwaltung, ….)
…..
Klar festlegen und benennen, was betrachtet werden soll!
Nutzungs- und Wirkungsgrad: Bilanzgrenze beachten!
Andere Bilanzgrenzen führen zu anderen Ergebnissen: ntier<nhof
Aufpassen, «wovon» die Rede ist!
Bilanzgrenze: Praxisbeispiel Abwärmenutzung
Kältemaschinen erzeugen immer auch (Ab-)Wärme
Stromproduktion in einem thermischen Kraftwerk erzeugt immer (Ab-)Wärme
(Ab-)Wärme lässt sich evtl. in der Nachbarschaft nutzen (Heizung und Warmwasser)
Bilanzgrenze: Praxisbeispiel Abwärmenutzung
Festnetz-Telefonzentrale «Swisscom» muss ganzjährig gekühlt werden
(Elektronik)
Die Kälteanlage ist bedarfsgerecht(!) ausgelegt
Ein Teil ihrer Abwärme wird vor allem im Winter im Gebäude selbst genutzt
(Heizung, Warmwasser), ein grosser Teil muss aber an die Umgebung
abgegeben werden
Haustechnik der Nachbarsiedlung «Tiergarten» muss erneuert werden
Neubausiedlung «Talwiesen» in Nachbarschaft
EWZ als bringt als Contractor alle Akteure zusammen
-
- 1 / 50
-
Cartes-fiches
Repetition: Leistung
Leistung ist eine momentane Grösse
SI-Einheit der Leistung : Watt W
Repetition: Energie (Arbeit)
Energie ist eine Mengengrösse
Energie = Leistung · Zeitdauer der Leistungserbringung:
Repetition: Energie (Arbeit)
IEBau 19.03.2014 4
Kleine Leistung
Viel Zeit
Hohe Leistung
Wenig Zeit
Gleicher
Energieeinsatz!
E = P · t
SI-Einheit der Energie: Joule J [ʤuːl]
«Kilojoule» 1 kJ = 1’000 J
«Megajoule» 1 MJ = 1’000’000 J
…
Gebräuchlich im Energiesektor: «Wattstunden» Wh
«Kilowattstunden» 1 kWh = 1’000 Wh
«Megawattstunden» 1 MWh = 1’000’000 Wh
…
Umrechnung: 1 kWh = 1000W·3600s = 3600000 J = 3.6 MJ
Beispiele: 50 MJ = ………. kWh
0,4 kWh = ………. kJ
Beispiele Energie
Standby unter einen Watt. (0,3/0,5)
Regler 5-50 Watt
Heizleistung ein Familien Haus: 1000 Watt
Ungekämmt 15 kW
Elektroauto 10 kW
Kraftwerke 200 MW-1 GW
Repetition: Leistung und Energie
Beispiel Solarenergie: 8 h Sonnenschein, durchschnittliche Strahlungsleistung
ca. 500 W (je Quadratmeter)
Energieertrag pro Tag:E=P*t=500W*8h=4000Wh=4kWh
(je Quadratmeter)
Beispiel Akku: 85 Wh Energieinhalt, 20 W Verbraucherleistung
Entladedauer:
t=E/P 85Wh/20W=4,25 h
Enegieformen: Von der Quelle bis zum Nutzer
Primärenergie:
Endenergie:
Nutzenergie:
Primärenergie:
Energieform, wie sie in der Natur vorkommt (Erdöl, Uranerz,
Windenergie, Solarstrahlung, …)
Mehr politische Entscheide
Endenergie:
Energieform, wie sie «gebrauchsfertig» geliefert wird (Heizöl,
Elektrizität,…)
Nutzenergie
Energieform, die direkt genutzt werden kann (Wärme, Licht…
auch als Energiedienstleistung bezeichnet)
Enegieformen: Von der Quelle bis zum Nutzer
Jede Umwandlung ist mit Verlusten behaftet!
Wirkungsgrad
Betrachtet werden Energieumwandlungen, z.Bsp. in einem Elektromotor
Welche Energieformen werden in welche umgewandelt?
Eingang: Quelle (z.Bsp. Strom)
Ausgang: Senke (z.Bsp. mechanische Arbeit)
Welche Anteile an welchen Energieformen sind vorhanden?
«Egoistische» Betrachtungsweise einzig auf «nutzbare» Energieformen
Bei einer Glühlampe ist «Licht» der Nutzen
Die Glühlampe kann auch als Heizung betrieben werden, dann ist die abgegebene
«Wärme» der Nutzen
Aufwand wird oft rein ökonomisch wahrgenommen (Bsp.: Sonnenenergie wird oft als
«Gewinn» betrachtet)
Wirkungsgrad bezieht sich auf Leistungen («Momentanwerte»)
Wirkungsgrad: Beispiel Glühbirne
Die Glühbirne: Leistungen
Die Glühbirne als Heizung:n=57W/60W=0.95=95%
Die Glühbirne als Leuchtmittel:n=3W/60W=0.05=5%
Wirkungsgrad: Beispiel Glühbirne
Die Glühbirne: Leistungen
Die Glühbirne als Heizung:n=57W/60W=0.95=95%
Die Glühbirne als Leuchtmittel:n=3W/60W=0.05=5%
Wirkungsgrad: Mehr Nutzen als Aufwand? Wärmepumpen!
«Von alleine» fliesst Wärme(-energie) nur «von heiss nach kalt»
Der umgekehrte Vorgang läuft nicht «von alleine» ab
Eine Wärmepumpe kann mit Energieaufwand Wärme(-energie) «von kalt nach
heiss pumpen»
Wirkungsgrad: Mehr Nutzen als Aufwand?
«Gratisenergie» aus der Umwelt wird nicht als Aufwand gerechnet
Wärmepumpen können diese Energie «nutzbar machen»
Bezeichnung dann aber als «Leistungsziffer» ε > 1 statt Wirkungsgrad η<1
Wirkungsgrad: Nutzen & Aufwand bei Wärmepumpen
....
Nutzungsgrad n
Der Wirkungsgrad ist von einem momentanen Betriebszustand abhängig
Der Wirkungsgrad kann permanent ändern
Nutzungsgrad: Analog «Wirkungsgrad», aber bezogen auf die Energie über
einen bestimmten Zeitraum
Nutzungs- und Wirkungsgrad: Bilanzgrenze
Welche Anlagen(-teile) sollen erfasst werden?
Möglichkeiten (beispielhaft):
Einzelne Komponente einer Maschine (z.Bsp. Elektromotor)
Gesamte Maschine (inklusive Regelelektronik,…)
Gesamter Prozess (inkl. Förderbänder, Verpackung Endprodukt, …)
Gesamter Betrieb (inkl. Beleuchtung, Verwaltung, ….)
…..
Klar festlegen und benennen, was betrachtet werden soll!
Nutzungs- und Wirkungsgrad: Bilanzgrenze beachten!
Andere Bilanzgrenzen führen zu anderen Ergebnissen: ntier<nhof
Aufpassen, «wovon» die Rede ist!
Bilanzgrenze: Praxisbeispiel Abwärmenutzung
Kältemaschinen erzeugen immer auch (Ab-)Wärme
Stromproduktion in einem thermischen Kraftwerk erzeugt immer (Ab-)Wärme
(Ab-)Wärme lässt sich evtl. in der Nachbarschaft nutzen (Heizung und Warmwasser)
Bilanzgrenze: Praxisbeispiel Abwärmenutzung
Festnetz-Telefonzentrale «Swisscom» muss ganzjährig gekühlt werden
(Elektronik)
Die Kälteanlage ist bedarfsgerecht(!) ausgelegt
Ein Teil ihrer Abwärme wird vor allem im Winter im Gebäude selbst genutzt
(Heizung, Warmwasser), ein grosser Teil muss aber an die Umgebung
abgegeben werden
Haustechnik der Nachbarsiedlung «Tiergarten» muss erneuert werden
Neubausiedlung «Talwiesen» in Nachbarschaft
EWZ als bringt als Contractor alle Akteure zusammen
Bilanzgrenze: Praxisbeispiel Abwärmenutzung
Wohnungen beider Siedlungen benötigen rund 11’500 MWh Wärme (pro Jahr)
750 m Wärmeleitungen verbinden alle Gebäude
Rund 4’500 MWh dieser Wärme können durch Abwärme der Swisscom-
Kühlanlagen gedeckt werden
Dies entspricht einer Einsparung von
630 Tonnen CO2 (pro Jahr)
Bilanzgrenze: Praxisbeispiel Abwärmenutzung
Der Nutzen der Kälteanlage wird im Gesamtsystem erhöht
Denken Sie über «Ihre» Anlage nach…
Was ist tatsächlich notwendig?
Welche Lösung ist effizient
…und denken Sie darüber hinaus!
Das Gesamtsystem muss berücksichtigt werden
PDCA Zyklus
Plan
Do
Check
Act
Nutzungs- und Wirkungsgrad: Bilanzgrenze beachten
Eine vergrösserte Bilanzgrenze führt nicht automatisch zu besserem
Wirkungsgrad:
ndorf<nhof
Elektrische Antriebe und Motoren
Motoren sind überall (Transportantriebe, Pumpen, Ventilatoren,
Kompressoren, Werkzeuge, ....)
Verursachen 45 % des schweizerischen Elektrizitätskonsums
Durchschnittliches Einsparpotential: 20 % (5’000 GWh/a)
Viele Antriebe sind überaltert, masslos überdimensioniert (-10x)
und nicht lastgeregelt
Elektromotoren verbrauchen in Industriebetrieben
etwa 70% der elektrischen Energie
Motorstrom kostet über die Lebensdauer
100x mehr als Motor
Anschaffungskosten marginal
wirtschaftliche Kosteneinsparpotenziale
zwischen 20% - 30%
Quasi-Unmittelbar wirtschaftlich
(Amortisationszeiten ab ca. 1 Jahr)
Elektrische Antriebe und Motoren – Technologien
• Asynchronmotoren sind die am häufigsten
eingesetzten Motoren
• Die Drehzahl des Asynchronmotors hängt von der
Netzfrequenz (50 Hz = 3000 U/min) ab und liegt
etwas unter der Netzfrequenz (der Motor läuft
asynchron). Die Motordrehzahl und -leistung ist
daher bei fester Netzfrequenz konstant.
Permanentmagnet-Synchronmotoren sind meist
effizienter (Pumpen, Kompressoren, ...)
Elektrische Antriebe und Motoren – Effizienz
Kupferverluste:
Durch Widerstand in den Kupferwicklungen
wird Wärme erzeugt,
die als Verlust abgegeben wird
(R·I2).
Eisenverluste
entstehen durch periodische
Ummagnetisierung
(Hystereseverluste)
Reibungsverluste:
Verluste in der Motorlagerung
Elektrische Antriebe und Motoren – Dimensionierung
Motoren haben eine schlechtes
Teillastverhalten
Ab ca. 40% Last fällt die Effizienz
zunehmend, was zur Folge hat,
dass bei 20% Last immer noch ca.
50% der Antriebsenergie benötigt
werden
Daher sollten Motoren auf keinen
Fall überdimensioniert werden
Lastfaktor
tatsächliche Leistungsaufnahme/Nennleistungsaufnahme
Elektrische Antriebe und Motoren – Grobanalyse von Motoren
Verfahren zur Grobanalyse von Motoren (1-2-3-Test)
Art, Nennleistung und Belastung entscheiden über Verluste des Motors
3 einfach Kriterien ermöglichen eine schnelle Bewertung von Motoren: Alter,
Nennleistung und Laufzeit
Elektrische Antriebe und Motoren – Frequenzumrichter
Frequenzumrichter (engl. Variable speed drive (VSD)) ermöglichen eine effiziente
Leistungsregelung von Motoren
10
Durch den Frequenzumrichter wird eine künstliche Sinusspannung mit angepasster
Frequenz erzeugt, mit der die Drehzahl und Leistung des Motors angepasst werden kann
Mit 4-Quadranten Frequenzumrichter: Bremsenergie kann ins Netz zurückgespeist
werden, was günstig bei Maschinen mit vielen Anfahr- und Bremsvorgängen
(z.B. bei Aufzügen, Transporteinrichtungen etc.)
einphasige Elektromotoren
PAufnahme = U * I * cos phi
dreiphasige Elektromotoren
PAufnahme = U * I * cos phi * 3^(1/2)
ACHTUNG auf dem Typenschild angegeben ist im Normalfall:
die Abgabeleistung für den Mechaniker!
und die Anschluss-Spannung & Stromaufnahme für den Elektriker
η = PAbgabe / PAufnahme
Elektrische Antriebe und Motoren – Einsatzbeispiel Frequenzumrichter
Mit Frequenzumrichtern lässt sich der Teillastbetrieb von Motoren wesentlich
effizienter regeln
Vergleich verschiedener Ventilatoren-Regelungen als Beispiel:
a) ohne Frequenzumrichter wird der Volumenstrom über eine Drossel und
Bypass-Leitung im Kreis geführt. Der Teilvolumenstrom durch den Bypass
verursacht Verluste.
b) mit Frequenzumrichter kann die Gebläseleistung reduziert werden und das
Gebläse fördert nur den benötigten Volumenstrom, Verluste werden minimiert.
Elektrische Antriebe und Motoren – Zusammenfassung Massnahmen
Richtige Dimensionierung von Motoren,
Überdimensionierung vermeiden
Einsatz von effizienten Motoren
(insbesondere bei kleinen Leistungen)
Teillastbetrieb vermeiden, kein Motorbetrieb im Leerlauf
Drehzahlregelung für Motoren mit stark schwankenden Lasten
(z.B. Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren)
Drehzahlregelung mit Energierückspeisung bei Antrieben für Maschinen
mit häufigen Bremsvorgängen (z.B. Aufzüge, Fördereinrichtung)
Wartungsintervalle einhalten
Installation einer Blindleistungskompensation
Energieverbrauch – Zusammenfassung Grobanalyse
Aktueller Energieverbrauch und Entwicklung der letzten Jahre
Möglichst detaillierte Energieflüsse von der Quelle zur Senke
(Sankey-Diagramm des Energieflusses im Betrieb)
Identifikation der grössten Energieverbraucher (A) nach
Energieträgern/-nutzenergie
(z.B. Gas, Öl, Elektrizität bzw. Wärme, Dampf, Kälte, Antrieb)
Kenntnis der installierten Datenerfassungssysteme
Erste Einschätzung von Einsparpotenzialen (Bereiche für eine
Feinanalyse)
Energieverbrauch – ABC Analyse
Eine ABC-Analyse dient dem Auffinden der Hauptenergieverbraucher
Schritte für ABC-Analyse:
Zusammenstellung des Energieverbrauchs aller Maschinen
Sortieren nach Energieverbrauch
Kumulieren des Energieverbrauchs
Erkenntnis:
Häufig sind wenige Maschinen für einen hohen Anteil des
Gesamtenergieverbrauchs verantwortlich (sog. A- und B- Verbraucher)
Hier lohnen sich ggf. Feinanalysen (Anlagen-/Maschinenbilanzen)
Energieverbrauch – Auswertung
Energieverbrauch eines Systems kann mit
der folgenden Formel abgeschätzt werden:
Energie = (Nenn-)leistung x Vollbetriebsstunden
Nennleistung von Anlagentypenschildern
(Dokumentation vom Betriebsrundgang!)
Kategorien
ABC-Analyse
Kategorie A:
14 Maschinen
verbrauchen
über 50% der Endenergie
Kategorie B:
27 weitere Maschinen
weitere 25% der Energie
Kategorie C:
alle anderen Maschinen
die verbleibenden 25%
Druckluft
In der Schweiz verbrauchten im
Jahr
2000 150’000 Druckluftanlagen 750
GWh Energie (1.5 %)
Anteil der Elektrizität für Druckluftanwendungen
bis 25%
monetäre Einsparpotenziale
zwischen 5% - 50%
theoretisches Potenzial Schweiz
300 GWh, praktisch 100 GWh
25% - 60% der erzeugten Druckluft
gehen über Lecks verloren
