Herr Professor Borcherding, in der Vergangenheit war Energierückspeisung bei Lenze kaum ein Thema. Nun hat diesbezüglich offenbar ein Umdenken stattgefunden – was gab den Ausschlag hierfür?

Das ist so nicht ganz richtig. Lenze bieten schon seit 20 Jahren Rückspeisemodule an. Auch gehört Nutzung von generatorischer Energie zu einer der drei Säulen des BlueGreen-Ansatzes. Allerdings haben wir uns auf wenige Baugrößen beschränkt, da die konventionelle Technik spezielle Ein-Rückspeisemodule wie zum Beispiel Active Frontends mit aufwändigen Netzfiltern benötigt und damit vergleichsweise groß baut. Daher beschränkte sich der Einsatz auf wenige Anwendungen, bei denen im Bremsbetrieb ausreichend große Energiemengen genutzt werden können - also zum Beispiel größere Hubanwendungen oder Regalbediengeräte. Ein Großteil der Anwendungen mit Bremsenergie hingegen war nicht erreichbar, da die Amortisierungszeiten einfach zu lang waren.

Der neue Ansatz, den wir nun verfolgen, ermöglicht es uns, sowohl die Baugröße als auch die Herstellkosten drastisch zu reduzieren. Damit ergeben sich viel geringe Amortisierungszeiten.

Im Markt gibt es bereits diverse Konzepte und Lösungen zur Energierückspeisung. Wodurch unterscheidet sich der Lenze-Ansatz konkret?

Das Entscheidendste neben der geringen Baugröße ist sicherlich die einfache Handhabung. Die neuen Rückspeisemodule werden einfach mit wenigen Leitungen mit dem Netz und dem Umrichter-Zwischenkreis verbunden. Mehr wird nicht benötigt, um die Bremsenergie zu nutzen. Dazu kommt, dass der Frequenzumrichter unverändert bleibt. Somit werden spezielle Varianten für den Rückspeisebetrieb vermieden. Und im motorischen Betrieb bleibt der Wirkungsgrad des Umrichters unverändert gut. Es entstehen keine zusätzlichen Verluste in Vorschaltdrosseln oder durch Schaltverluste in Active Frontends, die aus dem Schaltschrank gebracht werden müssen.

Auch eine Nachrüstung ist schnell möglich. Somit lassen sich auch bestehende Schaltschränke um eine Rückspeisung ergänzen. Nicht zuletzt liegt der Wirkungsgrad der verwendeten Schaltungstechnik bei über 98 %, das heißt wir können fast die gesamte Rückspeiseleistung nutzen, die der Umrichter abgibt.

Auf der Messe zeigen Sie die Lösung – von Lenze eher ungewohnt – lediglich als Prototyp. Wann ist mit marktfähigen Produkten zu rechnen?

Das Zeigen einer Konzeptstudie auf der SPS IPC Drives ist sicher ungewöhnlich, hat aber auch mit unseren Kooperationen in der Forschung zu tun. Sprich wir nutzen diese Vorstellung auf der Messe auch, um unsere intensive Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen an einem gelungenen Beispiel zu zeigen. Die Rückspeise-Technologie ist zusammen mit der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in zwei geförderten Forschungsprojekten innerhalb von fünf Jahren entstanden. Ohne Fördermittel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung für die Hochschule wäre die neue Rückspeise-Technologie wohl erst viel später oder auch überhaupt nicht erforscht worden.

Bei den Leistungsklassen werden wir nach heutigem Stand mit einer Bauleistung zwischen 12 und 48 kW für 3x400 Volt beginnen. Die genaue Abstufung ist noch nicht festgelegt, wir arbeiten hier mit einem Leitkunden eng zusammen, um diese zu definieren. Erste Bemusterungen sind für die zweite Jahreshälfte 2015 angesetzt. Kleinere Geräte werden danach folgen.

Wollen Sie die Lösung ausschließlich im Rahmen des Lenze-Systems oder beispielsweise auch in Form eines OEM-Produktes vermarkten?

Da sich das Konzept grundsätzlich für die allermeisten Frequenzumrichter am Markt eignet, ist beides denkbar. Das Kundeninteresse wird zeigen, welche Vertriebswege umgesetzt werden.

Wie hoch schätzen Sie konkret das Potenzial der Energierückführung in der Antriebstechnik ein?

Die Potenziale sind sehr unterschiedlich. Bei vertikalen Bewegungen, etwa bei Hubwerken, beträgt die für Rückspeisung nutzbare Energie bis zu 60 % der eingespeisten Energie. Mehr wird nicht möglich sein, da immer Verluste in den einzelnen Übertragungselementen und den Antrieben anfallen.

Bei Regalbediengeräten zeigen unsere Langzeit-Messungen, dass 30 % der aufgenommenen Energie wieder ins Netz zurückgespeist werden könnten. Hier hat man eine Kombination aus horizontaler und vertikaler Bewegung.

Bei alleinigen horizontalen Bewegungen ist die nutzbare Energie deutlich geringer. Das liegt daran, dass nur in der bewegten Masse Energie gespeichert ist, die beim Abbremsen genutzt werden kann. Aber Reibung ist immer vorhanden, und Motoren, Umrichter, Getriebe haben ebenfalls Verluste, so dass die Energiebilanz eher schlecht ist. Realistisch sind auf diesem Gebiet weniger als 15 % durch Rückspeisung nutzbar. Hier kann aber viel wichtiger sein, zusätzliche Erwärmung durch Bremswiderstände zu vermeiden. Denn die Bremswiderstände sind häufig in Schaltschränken, so dass aktiv belüftet werden muss.