Was kommt nach IE4?

SPS-MAGAZIN: Mit welchem Angebot decken Sie Effizienz-Anforderungen ab, die über IE4 hinausgehen? An welchen Parametern machen Sie die Effizienz solcher Motoren fest?

Peter Sürig, Lenze: Lenze deckt Effizienzanforderungen oberhalb von IE4 mit dem Motor-Drive-System IE5/IE6 ab. Es ist als ganzheitliche Lösung konzipiert – also als Kombination aus hocheffizienten Getrieben, Motoren der Wirkungsgradklassen IE5 und IE6 sowie frequenzgeregelten Umrichtern mit Effizienzklasse IE2. Diese Systemintegration ermöglicht es, die Energieeffizienz auf Komponentenebene und im gesamten Antriebsstrang zu verbessern. Ein besonderes Merkmal des Systems ist die hohe Effizienz im Nennbetrieb und im Teillastbereich. Gerade im Teillastbetrieb, der in vielen Anwendungen den Großteil der Betriebszeit ausmacht, zeigt sich das volle Potenzial: geringe Verluste, hohe Energieeinsparung und damit eine nachhaltige Reduktion der Betriebskosten und CO2-Emissionen. Die Effizienz solcher Motoren wird bei Lenze am tatsächlichen Energiebedarf im Betrieb festgemacht – also nicht nur an theoretischen Kennzahlen, sondern an der realen Leistungsaufnahme unter praxisnahen Bedingungen. Das ermöglicht eine transparente Bewertung und einen direkten Vergleich der Energieeffizienz über den gesamten Lebenszyklus hinweg.

Gregor Dietz, SEW-Eurodrive: Das Produktangebot von SEW-Eurodrive zu höherklassigen Lösungen ist eine ganzheitliche Betrachtung des kompletten Antriebstrangs. Ausgehend vor einer vorteilhaften Kombination einzelner Produktkomponenten der Getriebe, Motoren und Elektronik bis zu einer integrativen mechatronischen Lösung in einem gemeinsamen Gehäuse bieten wir ein umfangreiches Portfolio von Lösungen an. Je nach Anforderung, Kenntnissen und Wissen beim Kunden ergibt sich ein optimierter Lösungsraum.

Jörg Niermann, Nord: Bei Nord betrachten wir Effizienz ganzheitlich – im Zusammenspiel aus Getriebe, Motor und Antriebselektronik. Für Anforderungen oberhalb IE4 bieten wir sowohl Asynchron- als auch Synchronmotoren mit sehr hohen Wirkungsgraden an. Unsere permanenterregten Synchronmotoren zeichnen sich durch besonders geringe Verluste aus und übertreffen die Effizienzklasse IE4. Durch die Entwicklung und Fertigung aller Komponenten im eigenen Haus, setzen wir auf hocheffiziente Antriebstechnik und passend abgestimmte Systemlösungen aus Getriebe, Motor und Frequenzumrichter. Unser IE5+-Synchronmotor übertrifft die Anforderungen der derzeit höchsten Effizienzklasse IE5 deutlich. Da darüberhinausgehende Klassen bislang nicht normativ definiert sind, steht IE5+ für den Wirkungsgrad oberhalb der genormten Effizienzen. Selbstverständlich bieten wir innerhalb unseres Produktbaukastens IE4-Asynchronmotoren sowie Motorvarianten für länderspezifische Effizienzanforderungen, z.?B. in China. Die Auswahl der passenden Technik erfolgt immer anwendungsbezogen.

Christian Senger, Mitsubishi Electric: Die Kombination aus Frequenzumrichtern der Serien FR-F800/FR-A800 und herstellerunabhängigen Synchron-Reluktanzmotoren ermöglicht bereits heute den IE5-Effizienzstandard. Diese Lösung bietet hohe Energieeffizienz, insbesondere im Teillastbereich, und verzichtet auf seltene Erden, was sie nachhaltig und zukunftssicher macht. Obwohl es derzeit keine einheitlichen Normen für Effizienzklassen über IE4 hinaus gibt, gewährleistet die enge Abstimmung zwischen Umrichter und Motor eine hohe Systemeffizienz. Für Anwender bedeutet dies: geringere Betriebskosten, hohe Umweltverträglichkeit und Vorbereitung auf zukünftige gesetzliche Anforderungen. Eine weitere Lösung, die sogar noch über den IE5-Standard hinaus geht, ist die Kombination aus den Frequenzumrichtern der FR-E800-Serie und den hauseigenen patentierten EM-A-Motoren. Hierbei handelt es sich um Permanentmagnet-Motoren, die zu ihrem sehr hohen Wirkungsgrad auch Encoder-los positionieren. Diese Eigenschaften machen das System besonders geeignet für Förderbänder und Schwenkantriebe.

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Nicola Babini, Bonfiglioli: Wenn wir von IE4 oder IE5 sprechen, beziehen wir uns auf den Wirkungsgrad eines einzelnen Motors. Bonfiglioli bietet ein komplettes Portfolio für beide Klassen: Reluktanzmotoren für die IE4-Welt und Permanentmagnet-Servomotoren für die IE5-Welt. Unser Ansatz ist jedoch nicht auf einzelne Komponenten beschränkt. Wie bereits erwähnt, ist es unser Ziel, Effizienz auf Systemebene zu liefern. Aus diesem Grund kombinieren wir unsere Motoren mit modernen Antrieben und mechatronischen Architekturen. Ein Beispiel dafür sind unsere IE4-BSR-Reluktanzlösungen mit Onboard-Umrichtern oder unsere IE5-BMD-Servomotoren in Kombination mit AxiaVert-Schaltschrankumrichtern. Wir erfüllen die IEC60034-30-2-Normen, führen aber auch Tests in realen Arbeitszyklen durch, um eine spürbare Leistung für den Kunden zu gewährleisten.

SPS-MAGAZIN: Ist es nicht sinnvoller, sich künftig mehr an der EN50598-2 bzw. IEC61800-9 zu orientieren, die auf den gesamten Antriebsstrang anstatt auf einzelne Motoren abzielt?

Nicola Babini, Bonfiglioli: Das ist genau der Punkt. Die Norm IEC61800-9 führt einen Ansatz auf Systemebene ein, bei dem die Gesamteffizienz der Antriebskette – also Motor plus Antrieb plus Mechanik – bewertet wird, und das ist die Richtung, in die sich der Markt entwickelt. Bei Bonfiglioli haben wir uns diese Vision zu eigen gemacht und sie bereits in unsere Entwicklungsstrategien für zukünftige Produkte integriert. Als aktives Mitglied des italienischen Verbands ANIE, in dem Unternehmen aus der elektrotechnischen und elektronischen Lieferkette tätig sind, wird die Diskussion über diese Themen fortgesetzt. Wir sprechen oft über Vorschriften und künftige Herausforderungen in Bezug auf hohe Effizienz, Nachhaltigkeit und digitale Innovation. Seit Jahren investieren wir nicht nur in die Verbesserung der Motorentechnik, sondern auch in die Weiterentwicklung unserer Getriebe und Umrichter – mit immer leistungsfähigerer Firmware, um das Potenzial der verschiedenen Motorenarten voll auszuschöpfen.

Christian Senger, Mitsubishi Electric: Es ist in der Tat sinnvoll, sich künftig mehr an der EN50598-2 bzw. IEC61800-9 zu orientieren, da diese Normen den Fokus vom einzelnen Motor auf den gesamten Antriebsstrang legen. Denn sie ermöglichen eine ganzheitliche Bewertung der Energieeffizienz von Antriebssystemen. Das schließt dann Frequenzumrichter und Motoren ein und berücksichtigen dabei auch Teillastbereiche Dies führt zu einer realistischeren Einschätzung der Energieeffizienz im tatsächlichen Betrieb und unterstützt Anwender dabei, fundierte Entscheidungen für energieeffiziente Antriebslösungen zu treffen. Mitsubishi Electric arbeitet hier bereits mit Partnern zusammen, die uns Synchronreluktanzmotoren zusenden, die wir in Kombination mit unseren Frequenzumrichtern als komplettes System ganzheitlich prüfen und zertifizieren. So gewährleisten wir, die modernen Anforderungen an die Energieeffizienz erfüllen.

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Peter Sürig, Lenze: Wir verfolgen diesen systemischen Ansatz bereits seit Jahren und unterstützen unsere Kunden bei der Erhöhung der Anlageneffizienz durch eine ganzheitliche Betrachtung des Antriebsstrangs: von der bedarfsgerechten Auslegung über die Energiebedarfsberechnung mit eigenen Tools bis hin zur Auswahl effizienter Komponenten. Unsere IE5/IE6-Systeme kombinieren hocheffiziente Getriebe, Motoren und Umrichter mit intelligenten Funktionen wie Rückspeisefähigkeit. Damit orientiert sich Lenze an den Prinzipien der EN50598-2 und bietet praxisgerechte Lösungen für möglichst hohe Energieeffizienz.

Jörg Niermann, Nord: Die Betrachtung des Gesamtwirkungsgrads gemäß EN50598 bzw. IEC61800-9 entspricht auch unserem Ansatz: Effizienz wird bei Nord ganzheitlich als System bewertet. In eigenen Tests erreichen unsere Antriebskombinationen die höchste Effizienzklasse IES2.

Gregor Dietz, SEW-Eurodrive: Auch hier gilt es, eine differenzierte Betrachtung der Antriebsaufgabe nicht zu vernachlässigen. Viele, aber nicht alle Applikationen haben auch Vorteile und Nutzen bei Verwendung von drehzahlvariablen Antriebssträngen. Nicht immer kann die Applikation auch langsamer eingesetzt werden. Bohren, Fräsen und ähnliche Bearbeitungsvorgänge müssen in einem schmalen nutzbaren Drehzahlband erfolgen. Mischen, Rühren und vergleichbaren Einsatzfälle müssen sich am Ergebnis ausrichten und können vielfach nicht mit reduzierten Geschwindigkeiten arbeiten. Bei horizontalen oder vertikalen Transportaufgaben kommt es nicht auf einen Bewegungszyklus an, sondern man muss anhand einer deutlich längeren Zeiteinheit leerlaufende Abschnitte mit denen der Produktivität und mit einer möglichen, gesamtbetrachtenden Energieeffizienz in Balance bringen. Starke Vereinfachungen helfen da nicht, weil dann entscheidende Details unberücksichtigt bleiben. Normierungen und darin enthaltene Beispiele helfen sicherlich, aber können eine professionelle Antriebsauslegung durch Fachpersonal und den Einsatz entsprechender Tools nicht ersetzen.

Die Teilnehmer:

Nicola Babini, Produkt Marketing bei Bonfiglioli
Gregor Dietz, Marktmanager Motoren bei SEW-Eurodrive
Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing bei Nord Drivesystems
Christian Senger, Senior Product Manager Drive Systems bei Mitsubishi Electric
Peter Sürig, Vice President Electromechanics bei Lenze