Automatisierungstechnik in Wärmepumpen: Softstarter im Einsatz für die natürliche Wärme

Seit mittlerweile 31 Jahren vertraut der Wärmepumpenhersteller IDM-Energiesysteme GmbH (IDM) aus Matrei in Osttirol bereits auf die Kraft der Erde und der Sonne. IDM brachte eine Vier-Jahreszeiten-Heizung auf den Markt, die drei Wärmespender in einer Anlage kombinierte: einen Feststoffkessel für den Winter, eine Wärmepumpe für Frühling und Herbst und die Solarzellen für den Sommer. Die nächste große Entwicklung stellte der Umstieg auf die Frischwassertechnik dar: eine hygienische Art der Warmwasserbereitung, mit der man auch dem nicht unbedingt menschenfreundlich eingestellten Bakterienstamm der Legionellen zuverlässig den Kampf ansagte. \“Wir haben bereits vor 20 Jahren mit dieser Technik begonnen. 2007 ist eine Norm entstanden, die diese Frischwassererwärmung zur Pflicht erhoben hat\“, berichtet Marketingleiter Paul Hysek von IDM. \“Immer wieder haben Mitbewerber den Kopf geschüttelt und gesagt: Schon wieder eine verrückte Erfindung von IDM, die keiner braucht. Aber fünf bis zehn Jahre später haben sie dann eigentlich wieder den Kopf geschüttelt und sich gefragt: Warum sind wir nicht selber draufgekommen\“, fügt er hinzu. Am Anfang war von den Matreiern Durchhaltevermögen gefordert, aber seit ihnen die stetig steigenden Öl- und Pellets-Preise tatkräftig den Rücken stärken, bewegen sich die Umsatzzahlen kontinuierlich nach oben. Zeigte man sich im Vorjahr noch mit 17Mio.E Umsatz zufrieden, will das Unternehmen nun die 20er-Marke durchbrechen. Anlaufstrombegrenzung für schwache Stromnetze Wärmepumpen leisten einiges, aber nicht immer nur im Verborgenen. So wird beispielsweise ein schwaches Stromnetz schnell einmal hellhörig, wenn die Pumpe zu laufen beginnt. Grund genug für die Energieversorgungsunternehmen, ab einer Motorleistung von 3kW den Einbau einer Anlaufstrombegrenzung zu verlangen. Diese Auflage führte IDM vor ein paar Jahren zu Rockwell Automation. \“Wir haben ein elektronisches Teil gesucht, um die Stromspitze beim Einschalten abzufangen und möglichst niedrig zu halten\“, erinnert sich Mario Mayr, der bei IDM für die Elektrotechnik verantwortlich zeichnet. Für den Softstarter Allen-Bradley SMC-3 sprachen zwei Dinge: Einerseits hatte ein Partner der Osttiroler aus dem Maschinenbau bereits positive Erfahrungen mit den Erzeugnissen von Rockwell Automation gemacht, andererseits passte dieser Softstarter gut in das Anlagenkonzept. \“Unser SMC-3 ist ein dreiphasiges Steuergerät von kompakter Baugröße, das standardmäßig Funktionen wie den kompletten Motorschutz, einen Bypass oder die Drehfeldüberwachung integriert hat. IDM arbeitet mit Scroll-Kompressoren. Wenn die eine Zeitlang verkehrt, also in die falsche Drehrichtung, angesteuert werden, sind sie kaputt\“, schildert Peter Lehner, Account Manager Integ­rated Architecture bei Rockwell Automation. Umstellung auf neue Technologie innerhalb von zwei Jahren Innerhalb von zwei Jahren stellte IDM von der alten Technologie, die auf der Zusammenarbeit von verschiedenen Komponenten wie Schützen, Motorschutzschaltern, Thermo-Relais u.a. basierte, auf die neue um. Dabei befindet sich eigentlich nur noch der Softstarter im Schaltschrank. \“Wir haben eine enorme Typenvielfalt von rund 150 Systemlösungen von 3,5 bis 300kW. Da gab es beim Ändern der Schaltpläne schon einiges zu tun. Das heißt, wir haben uns diesen Schritt schon sehr gut überlegt und genau abgewogen: Rentiert sich das oder nicht\“, bekennt Mario Mayr. Die größten Vorteile dieses Umstiegs auf die Technologie aus dem Hause Rockwell Automation: Die Lagerhaltung wurde vereinfacht, weil elektronische Motorschutzrelais mit einem Leistungsbereich von 7 bis 35A einen wesentlich höheren Einstellbereich abdecken als die bisher verwendeten Bimetall-Relais mit ihren 7 bis 10A. Der Platzbedarf im Schaltschrank konnte auf ein Fünftel reduziert werden, und die Ausfallhäufigkeit der Wärmepumpen verringerte sich. \“Im Home-Bereich treten häufig Netzschwankungen auf. Wenn das Bimetall-Relais auf solche Störungen reagiert, braucht man einen Servicetechniker. Dank der elektronischen Motorschutzrelais reicht jetzt ein Druck auf den Ein-Aus-Schalter und der Fehler wird automatisch zurückgesetzt\“, verrät Mayr. Modifizierung von Produkten durch Applikations-Know-how Rockwell Automation bietet auch eine umfassende Technikberatung, falls sie notwendig sein sollte. \“Wenn ein Problem nicht gleich am Telefon gelöst werden kann, reisen die entsprechenden Spezialisten an\“, verrät der IDM-Techniker Mario Mayr, \“wenn es die Aufgabenstellung verlangt sogar aus Amerika.\“ Das Relais reagierte beispielsweise ursprünglich auf die Rundsteuerung unterschiedlicher Energieversorger mit Trip-Zuständen. Bei einer industriellen Anwendung stellt dieses Verhalten üblicherweise kein Problem dar. In diesem konkreten Fall war allerdings eine sichere und automatisierte Lösung für dieses Problem gefragt, da es sich um eine Anwendung im Home-Bereich handelte. Nachdem die Techniker von Rockwell Automation das Problem identifiziert hatten, konnte es gelöst werden, indem die Firmware auf die neue Situation angepasst wurde. \“Darüber hinaus hat sich Rockwell Automation bereit erklärt, kleinere Änderungen an der Hardware für die Bedürfnisse unserer Applikation vorzunehmen\“, erklärt Mayr. Das führte über eine kundenspezifische Entwicklung hinaus, denn Rockwell Automation entschied sich dafür, die Standardproduktion auf den modifizierten Entwurf umzustellen. In den Prüflabors von Rockwell Automation wurde festgestellt, dass diese Modifizierung der allgemeinen Produktverbesserung dient. Einsatz in der Praxis fordert Softstarter in allen Funktionen \“Man glaubt im ersten Moment vielleicht, in einer Wärmepumpe ist nicht viel an Technik drin – das stimmt nicht. Wir sind durch diese Zusammenarbeit auf Themen gestoßen, die sich in der Industrie für uns bis dato noch nie gestellt haben. Hier ist unser Softstarter wirklich in all seinen Funktionen gefordert worden\“, gibt Account Manager Peter Lehner von Rockwell Automation zu. So hat Rockwell Automation in den Matreiern einen Kunden gefunden, der ihre Produkte bis zur Neige austestet und wertvolle Verbesserungsvorschläge liefert. \“Ich habe heute als Techniker nicht die Zeit, mich drei Wochen lang in ein Prospekt oder in eine Montageanleitung einzulesen. Da kommt jemand, berät mich und dann suchen wir gemeinsam das optimale Produkt für unsere Zwecke aus\“, beschreibt der IDM-Techniker Mario Mayr den Service. Wie IDM in seinen eigenen Hallen eindrucksvoll beweist, lassen sich auch in der Industrie mit Wärmepumpen enorme Energieeinsparungen erzielen. Die Matreier selbst erreichten auf diese Art und Weise eine Heizkostenreduktion um mindestens 50%.