Green Logistics ist kein Trend, sondern mittlerweile erwartete Selbstverständlichkeit, die Lagerverantwortliche seit geraumer Zeit unter Zugzwang setzt. Kein Wunder, beträgt doch der Anteil der Intralogistik an den Energiekosten in der Logistikkette rund 25% und davon wiederum die Hälfte auf die Bereiche Fördertechnik, Lager und Kommissionierung.*Ansatzpunkte für mehr Energieeffizienz im Lager gibt es viele, nur wenige sind schnell und einfach umgesetzt. Dazu zählt beispielsweise die Auswahl des richtigen Netzteils für den Betrieb von Materialtransportsystemen.
Der Energiebedarf von Förderbändern, Sortieranlagen und anderen in der Intralogistik zur Bewegung großer oder vieler Massen eingesetzten technischen Assets ist groß. Zur Spannungsversorgung von DC-Antrieben werden derzeit mehrheitlich konventionelle AC / DC Netzteile eingesetzt. Bei diesen ist jedoch eine individuelle Anpassung von energierelevanten Parametern wie Geschwindigkeit und Antriebskraft nicht möglich.
Die Folge: es wird unter Umständen mehr Energie verbraucht, als eigentlich nötig wäre.
Die vollkommen anders konzipierte Technologie der COTEK Netzteile aus Taiwan macht damit Schluss – eine kleine Stellschraube im Gesamtsystem, die jedoch interessante Möglichkeiten zur Energieeinsparung birgt.
Energie- Einsparungspotential bei AC- und DC-Antrieben
Elektrische Motoren und Antriebssysteme sind äußerst robuste Komponenten – so robust, dass Schätzungen davon ausgehen, dass über die Hälfte der derzeit im Einsatz befindlichen Modelle ihrer erwartete technische Lebensdauer längst überschritten haben. Wegen ihrer Robustheit sind die Kosten für Anschaffung, Wartung und Reparatur gering. Anders sieht es mit den Betriebskosten – und hier vor allem den Stromkosten – aus: die Hälfte des gesamten elektrischen Energieverbrauchs und für ca. 70 Prozent des Stromverbrauchs in der Industrie gehen auf das Konto von Antriebssystemen.
Angesichts explodierender Energiepreise lohnt es sich daher, diese einer Überprüfung zu unterziehen und gegebenenfalls durch eine Lösung mit einem deutlich geringerem Energieverbrauch zu ersetzen.
Und nicht nur aus diesem Grund. Denn über Ökodesign-Richtlinien und Energieeffizienzklassen (IE1 bis IE4) versucht die EU, den Energieverbrauch bei Neuanlagen, und damit verbunden auch die CO2-Emissionen zu verringern.
DC-Motoren häufig nicht im Wirkungsgradmaximum betrieben
Bei Materialtransport-, Förder- Sortier- und automatisierten Lagersystemen werden in der Regel DC-Antriebe zur Erzeugung der Bewegungsenergie eingesetzt. Diese Gleichstrommotoren sind Leistungswandler. Die zugeführte elektrische Leistung wird in mechanische Leistung (Drehzahl und Drehmoment) umgewandelt. Ist bei einer Anwendung die DC-Betriebsspannung, das benötigte Drehmoment und die angestrebte Drehzahl bekannt, kann ein Motor optimal auf diesen Arbeitspunkt ausgelegt werden (sog. Drehmoment-Drehzahl- Kennlinie).
Generell ist festzuhalten, dass der Motorstrom proportional zum Drehmoment und die Drehzahl proportional zur DC-Versorgungsspannung sind. Das Produkt aus aufgenommenem Strom und angelegter Spannung entspricht also der Leistungsaufnahme des Motors (bis zur Grenze der Motorparameter). Das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl ergibt die mechanische Abgabeleistung. Diese beiden Größen bestimmen den Motor- Wirkungsgrad, der nicht konstant über den gesamten Drehzahl-Drehmoment Bereich ist. Jeder DC-Motor hat einen optimalen Arbeitsbereich, in welchem er im Wirkungsgrad- Maximum arbeitet.
Da bei den meisten Anwendungen im industriellen Bereich auf Standard-DC Motoren und Standard-Stromversorgungen zurückgegriffen wird, ist quasi vorprogrammiert, dass diese Systeme nicht im optimalen Bereich, also mit niedrigem Wirkungsgrad arbeiten. Dieser ineffiziente Betriebszustand führt zu unnötig hohen Betriebskosten.
Konventionelle AC / DC Netzteile verbrauchen mehr Strom als benötigt
Werden nun zur Erzeugung der Bewegungsenergie im Materialtransportsystem ein DC-Motor eingesetzt und zur Spannungsversorgung jedoch konventionelle AC/DC Netzteile, ist eine individuelle Anpassung in Bezug auf Geschwindigkeit und Antriebskraft – zum Beispiel eines Transportbands - kaum möglich.
Anders beim Einsatz der regelbaren Strom- Spannungsquellen des taiwanesischen Herstellers COTEK: Hier können sowohl die Ausgangsspannung als auch der Ausgangstrom von 0-105% stufenlos geregelt werden - Anpassungen von Geschwindigkeit und Drehmoment des Antriebs sind problemlos möglich. Das Ergebnis ist nicht nur eine deutliche Energieersparnis, sondern auch zu einer Reduzierung der Geräuschentwicklung.
Und so funktioniert es: Ein modernes Materialtransport- und Lagersystem besteht meist aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten wie beispielsweise
- Aufgabe- und Abnahmestationen
- Eckumsetzern, Drehrollenbahnen
- Gurt-, Riemen- und Rollenförderer
Hier eröffnen die parametrierbaren COTEK Netzteile große Möglichkeiten der individuellen Anpassung, da die Regelung über I2C, RS 232, RS 485 und mittels einer Zusatzplatine über Ethernet möglich ist. Gleichzeitig können die Betriebsparameter einschließlich der Netzteiltemperatur überwacht werden, was Rückschlüsse auf etwaigen Verschleiß oder Überlastung zulässt. Auf diese Weise kann der optimale Arbeitsbereich ganz gezielt angepasst werden.
Individuelle Anpassung durch parametrierbare Netzteile
Die COTEK-Netzteile kommen mit einer Ausgansleistung von 800W bis 3kW, sind in der Low Voltage Serie mit Ausgangsspannungen von 12VDC bis 60VDC und in der High Voltage Serie mit Spannungen von 150VDC bis 400VDC lieferbar und können sowohl in Reihe als auch parallelgeschaltet werden. Durch den Weitbereichseingang von 100-240VAC und die UL-Zulassung sind die Netzteile für den weltweiten Einsatz bestens geeignet.
Ein aktuelles Praxisbeispiel ist ein Materialfördersystem bei dem 20 separat ansteuerbare AEK-3000-48 verbaut wurden, sodass die DC-Antriebe individuell parametrierbar sind.
Fazit: Nicht nur bei Neuanlagen sind die parametrierbaren COTEK Netzteile erste Wahl, wenn es um die Optimierung von Betriebsparametern wie Geschwindigkeit und Drehmoment- und die damit verbundene Energieeinsparung geht. Auch viele Bestandsanlagen können damit, meist problemlos energetisch optimiert werden. Dies hilft nicht nur dabei zukünftig die geforderten EU-Richtlinien für Energieverbrauch einzuhalten, sondern trägt auch zu einer gesamtheitlich nachhaltigeren Nutzung der Antriebe bei, weil diese nicht ausgetauscht werden müssen und man damit wertvolle Rohstoffe sparen hilft.
Tipp: Unsere Spezialisten unterstützen Sie gerne bei der Parametrierung und Einführung von COTEK-Netzteilen in verschiedensten Anwendungsfeldern an. Von der Auswahl des geeigneten Netzteils bis hin zur kompletten Integration in das jeweilige Antriebskonzept und der zugehörigen Steuerungsprogrammierung.
