Die generatorische Energie

Der unterschätzte Effizienzfaktor für Maschinen

Gerade zyklisch auftretende Prozesse verfügen in der Regel über ein hohes Potenzial an generatorischer Energie, die einfach und effizient nutzbar wäre. „Diese Aspekte für Wirtschaftlichkeit und Effizienz finden aber bei der technischen Lösung und Umsetzung der Maschinen noch immer nicht den Platz, den sie haben sollten“, sagt Ethem Demirkol, Applikationsingenieur bei KEB Automation. Die Energie wird oftmals in Bremswiderständen verheizt, was nicht nur Energieverschwendung, sondern auch eine Brandgefahr ist. Als praktische Alternative bieten sich Ein- und Rückspeiseeinheiten an.

„Vor der Systemintegration muss geprüft werden, ob ausreichend generatorische Energie für einen sinnvollen Einsatz erzeugt wird“, erklärt Demirkol. Neben dem Abtransport dieser Energie dienen Ein- und Rückspeiseeinheit auch als „Einspeiser“. Dadurch lässt sich die Anzahl von Einspeisepunkten reduzieren und die Planung des Schaltschranks vereinfacht sich deutlich. Um die Einsatzmöglichkeiten abzuwägen, muss die Anwendung und deren Auslastung betrachtet werden. Hierbei stellt sich die Frage: Wo entsteht die generatorische Energie eigentlich? Die Antwort: Überall dort, wo Massen abgebremst werden und damit potenzielle sowie kinetische Energie umgewandelt wird. „Das lässt natürlich einen großen Spielraum zu“, sagt Demirkol. Was bedeutet eigentlich ‚Massen abbremsen‘ oder ‚potenzielle und kinetische Energie umwandeln‘?

Regalbediengerät als Anwendungsbeispiel

In der Regel besteht ein Regalbediengerät aus einem Fahrwerk, Hubwerk und der Lastaufnahmeeinrichtung. Regalbediengeräte haben zumeist ein hohes Gewicht – der optimale Einsatzort für eine Ein- und Rückspeiseeinheit. „Beim Beschleunigen einer solchen Masse durch das Fahrwerk werden sehr hohe Leistungen benötigt. Gleiches gilt für den Abbremsvorgang“, so Demirkol. Hier kann ein Drive Controller zum Einsatz kommen, um die Massen schnell und sicher elektrisch abzubremsen. Die gesamte generatorische Energie, die in diesem Vorgang entsteht, kann durch eine Ein- und Rückspeiseeinheit abgeführt werden. Hubwerksanwendungen sind noch größere Quellen für diese Energie, die bei jedem Senkvorgang abhängig von der getragenen Last entsteht. „Selbst wenn alle Achsen in einem DC-Verbund gekoppelt sind, um Energie auszutauschen, bleibt noch eine erhebliche Menge übrig“, erklärt der Applikationsingenieur.

In anderen Anwendungsbereichen wie der Holzbearbeitung, Textilmaschinen, Prozesstechnik, Windkraftanlagen oder Prüfständen gibt es ebenso Einsatzmöglichkeiten. „In diesem Zusammenhang bekommen wir oft die Frage gestellt, ob Anlagenbetreiber überhaupt in das öffentliche Netz zurückspeisen dürfen. Die Antwort lautet: Ja, da es sich nicht um Energieerzeugungsanlagen handelt. Alle gültigen Richtlinien für elektrische Maschinen und Anlagen werden eingehalten“, so Demirkol.

Die Anwendungsfälle bieten zwei technologisch unterschiedliche Lösungen: aktive oder passive Ein- und Rückspeiseeinheiten. „Passiv bedeutet, dass die Ein- und Rückspeiseeinheit netzgeführt und der Zwischenkreis anhand der Einspeisespannung festgelegt ist. Aktiv hingegen bedeutet, dass die Ein- und Rückspeiseeinheit aktiv geregelt wird, um so beispielsweise die Zwischenkreisspannung zu regeln“, erklärt Demirkol. Beide Systeme bringen unterschiedliche Vorteile:

Ein- und Rückspeisesystem COMBIVERT R6 (KEB Automation)

Für industrielle Anwendungen mit generatorischer Energie geeignet
Kostengünstige Anwendung
Kompakte und leichte Lösungen
Einfache Installation

Active Infeed Converter COMBIVERT AIC (KEB Automation)

Sinusförmige Ströme zur Reduzierung von Oberschwingungen
→ Blindleistungsreduzierung bei großen Leistungen
Leistungsfaktorkorrektur (PFC, Power Factor Correction) mit cos ϕ = 1
Stabilisierte DC-Spannung und Hochsetzsteller
→ Erweiterter Drehzahlbereich und mehr Drehmoment im Feldschwächebereich
Für hochdynamische Anwendungen