Seit 1. Juli dieses Jahres gilt die neue Richtlinie EU 2019/1781 der EU-Kommission. Sie legt die Anforderungen für Elektromotoren und Frequenzumrichter fest und ersetzt die Ökodesign-Verordnung 640/2009. Für 3-phasige Elektromotoren mit einer Nennleistung zwischen 0,75 bis 1000 kW ist ab sofort die Effizienzklasse IE3 verpflichtend. Eine Verschärfung der Richtlinie erfolgt ab dem 1. Juli 2023, dann müssen sie bei einer Nennleistung zwischen 75 und 200 kW sogar IE4 aufweisen. Für Frequenzumrichter ist ab dem 1. Juli 2021 die Effizienzklasse IE2 verpflichtend.

Zudem ist die Verordnung die erste Regulierung, bei der die Dokumentation digital erfolgt. Künftig können die weiterführenden Konformitätsinformationen außer in Papierform auch über einen QR-Code zugänglich gemacht werden. Außerdem müssen in einem Schaltschrank eingebaute Frequenzumrichter nicht noch einmal betrachtet werden, wenn sie schon konform sind. Das bedeutet, die neue Regulierung muss nicht mehr auf den Schaltschrank angewendet werden.

Enormes Einsparpotenzial – ZVEI betont wirtschaftliche Vorteile

Laut ZVEI gehen rund 47 % des gesamten Strombedarfs auf die Industrie, 70 % davon sind elektrischen Antrieben zuzuschreiben. Durch energieeffiziente Motoren und eine Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter lassen sich 19 % der Energie jährlich einsparen. Der Verband rechnet zudem den wirtschaftlichen Vorteil energieeffizienter Antriebstechnik vor: Rund 96 % der Kosten eines Motors über seinen gesamten Lebenszyklus entfallen auf den Strombedarf, lediglich 2,5 % auf die Anschaffungskosten.

In der EU sind etwa acht Milliarden Elektromotoren in unterschiedlichsten Applikationen im Einsatz. Kleine Motoren unter 750 W machen 90 % des Elektromotorenbestandes aus, haben aber nur einen Anteil von 9 % am gesamten Strombedarf. 68 % davon entfallen auf Motoren mit einer Nennleistung zwischen 0,75 und 375 kW. Mengenmäßig bilden große Motoren mit Leistungen über 375 kW den geringsten Anteil, machen aber dennoch 23 % des Energiebedarfs aus. Etwa 420 Millionen Elektromotoren fallen unter die neue Verordnung. Nach deren Inkrafttreten wird erwartet, dass die jährlichen Einsparungen bis 2030 auf 110 TWh ansteigen –jährlich könnten damit 40 Millionen Tonnen CO2-Emissionen vermieden werden.

Überdimensionierung vermeiden

Dr. Volker Lindenau, Leiter des Geschäftsbereichs Antriebstechnik bei ABB Deutschland

© ABB

»Diese Perspektive mag auf den ersten Blick optimistisch erscheinen – doch die Technologien, um sie Realität werden zu lassen, sind bereits vorhanden«, erläutert Dr. Volker Lindenau, Leiter des Geschäftsbereichs Antriebstechnik bei ABB Deutschland. »Wir gehen sogar noch einen Schritt weiter und erfüllen mit unseren Synchronreluktanzmotoren bereits heute die Kriterien der Ultra-Premium-Energieeffizienzklasse IE5. Sie senken die Energieverluste um bis zu 50 % und ermöglichen einen deutlich niedrigeren Energieverbrauch als Asynchronmotoren der Wirkungsklasse IE2.«

Der Einsatz von effizienten Elektromotoren und Frequenzumrichtern ist eine der wichtigsten Stellschrauben für mehr Energieeffizienz in der Industrie. Weitere Einsparpotenziale lassen sich heben, indem man zwei gängige Probleme adressiert: die Überdimensionierung der Produkte sowie das Vorhalten überschüssiger Systemreserven. Intelligente Tools sollen dabei helfen, der Überdimensionierung vorzubeugen. ABB beispielsweiser bietet Tools wie den Optimizer oder den EnergySave Calculator: Sie helfen, den passenden Motor oder Umrichter zu finden und zeigen die Einsparungen beim Energiebedarf und den Kosten auf.

Mit Daten zu mehr Effizienz

Auch die Digitalisierung hilft bei der Effizienzsteigerung. Durch intelligente, vernetzte Lösungen lassen sich Daten erfassen, aus denen wertvolle Informationen über den Zustand und die Leistung des Motors gewonnen werden können. Diese bieten Anwendern die Möglichkeit, Ineffizienzen in ihrem System zu erkennen, Betriebsrisiken zu reduzieren und Möglichkeiten zur Energieeinsparung aufzeigen.

Die Daten werden von entsprechenden Sensoren gesammelt und bereitgestellt. Dazu zählen unter anderem u-sense von Weidmüller, Optime von Schaeffler oder der Ability Smart Sensor von ABB. Die Sensoren sorgen für Intelligenz an Elektromotoren oder Pumpen. Die erfassten Daten werden mit Hilfe verschiedener Tools analysiert. Am Ende erhält der Anwender Auskunft beispielsweise über den Wartungsbedarf oder Fehlfunktionen.