Fachverlag x-technik
search
 

Schließen


Energieeffizienz – eine Frage der Technik

: Bosch Rexroth AG


Steigende Energiekosten und klare politische Vorgaben für den CO2-Ausstoß bringen auch bei Industriebetrieben das Thema Nachhaltigkeit auf die Agenda. Maschinenhersteller reagieren darauf, indem sie Automationskonzepte zunehmend auch unter dem Aspekt der Energieeffizienz entwickeln. Die optimale Auslegung von Komponenten, Energierückspeisung oder Bedarfsregelung machen vor allem bei energieintensiven Maschinen oder einem 24h-Betrieb schnell einen messbaren Unterschied. Bosch Rexroth zeigt, dass moderne Steuerungs- und Antriebstechnik verschiedene Ansätze bietet, den Energieverbrauch einzuschränken.

Bosch-Rexroth3.jpg
Energiesparende Kombination: drehzahlvariabler elektrischer Antrieb und hydraulische Konstantpumpe. Ein Frequenzumrichter senkt die Drehzahl des Pumpenmotors ab, sobald der Prozess nicht die volle Leistung abruft.

Energiesparende Kombination: drehzahlvariabler elektrischer Antrieb und hydraulische...

Nicht immer erschließen sich Einsparpotenziale auf den ersten Blick. Dazu sind Maschinenkonzepte und Produktionsprozesse heute viel zu komplex. Deshalb ist eine systematische Vorgehensweise angezeigt, um alle Faktoren zu berücksichtigen und die Energieeffizienz über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine oder Anlage deutlich zu steigern. Bosch Rexroth hat im Rahmen seiner 4EE-Strategie (for Energy Efficiency) vier Hebel identifiziert.


Die Grundlage schafft eine systematische Gesamtbetrachtung der kompletten Automatisierung (Energy System Design) einer Maschine, im Idealfall vor Konstruktionsbeginn. Den zweiten Hebel stellen energieeffiziente Produkte und Systeme (Efficient Components) mit optimiertem Wirkungsgrad dar. Effiziente Servomotoren zählen ebenso dazu wie dezentrale Antriebe, bei denen kürzere Kabel die Energieverluste in Grenzen halten. Der dritte Hebel setzt bei der Rückgewinnung und Speicherung bislang ungenutzter Energien (Energy Recovery) an. Der vierte, besonders wirksame Hebel besteht in der bedarfsgerechten Energiebereitstellung (Energy on Demand).


Softwaretools optimieren Taktzeiten und Energieverbrauch


Basis einer energetischen Optimierung sind die Betrachtung des gesamten Automatisierungskonzepts einer Maschine sowie exakte Messungen. Nur wenn Taktzeiten und Energieverbräuche bekannt sind, lassen

Bosch-Rexroth2.jpg
Das intelligente Energiemanagement der IndraDrive Netzversorgungen mit Smart Energy Mode vermeidet Spitzenlasten auf der Netzseite und senkt Verluste im Netzanschlussstrang.

Das intelligente Energiemanagement der IndraDrive Netzversorgungen mit Smart...

sich effektive Maßnahmen ableiten. Diese umfassende Aufgabe können sich Konstrukteure unter Zuhilfenahme von Softwaretools in Kombination mit der Maschinensteuerung erleichtern. Bosch Rexroth nutzt die zunehmende Elektrifizierung von Maschinen und hat zwei Softwaretools entwickelt, die direkt in den NC-Kern der CNC-Steuerung integriert sind. Diese haben damit direkten Zugriff auf alle relevanten Daten von zum Beispiel einer Werkzeugmaschine.


Das Taktzeitanalyse-Tool IndraMotion MTX cta (Cycle Time Analyzer) bietet einen Überblick über Maschine und Prozess und ermöglicht es, Bewegungsabläufe je nach Anwendung zu optimieren. Konstrukteure können so zum Beispiel unnötige Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge erkennen und durch gleichmäßige Bewegungen ersetzen. Das verkürzt Bewegungszeiten und senkt zudem den Energieverbrauch.


Mit Hilfe von IndraMotion MTX ega (Energy Analyzer) können Konstrukteure den Energieverbrauch von Prozessabschnitten, Maschinenkomponenten und verwendeten Werkzeugen nachvollziehen. Ändern sich Werkstückmaterial, Verschleiß der Werkzeuge oder Hilfs- und Schmierstoffe, macht ein Vergleich anhand von Trenddiagrammen den Energieverbrauch transparent. Die Messung des Energieverbrauchs lässt sich darüber hinaus auch dazu nutzen, die Dimensionierung von Achsen zu optimieren. Denn zu groß gewählte

Bosch-Rexroth1.jpg
In den einzelnen Abschnitten des Maschinenlebenszyklus gibt es verschiedene Möglichkeiten, energieeffiziente Maßnahmen zu ergreifen.

In den einzelnen Abschnitten des Maschinenlebenszyklus gibt es verschiedene...

Abtriebe erhöhen Herstellungs- und Energiekosten unnötig.


Intelligente Netzversorgung reduziert Energieverbrauch


Für einen möglichst energieeffizienten Betrieb von Maschinen und Anlagen lohnt auch ein Blick auf die Netzversorgung. Kurzzeitig auftretende Spitzenleistungen, ein zyklischer Start-Stopp-Betrieb sowie hohe Beschleunigungen und Verzögerungen treiben den Energieverbrauch in die Höhe. Bosch Rexroth hat deshalb die rückspeisefähigen Netzversorgungsmodule seiner IndraDrive M-Antriebe mit einem Software basierten Energiemanagement ausgestattet. Der Smart Energy Mode gewährleistet eine hohe Zwischenkreisspannung, so sich Motoren bei hohen Drehzahlen betreiben lassen und Konstrukteure damit kleinere Motoren einsetzen können. Zudem ergeben sich geringe Ströme, so dass sich Verluste in der Endstufe reduzieren und kleinere Regler ausreichen. Ein weiterer Vorteil ist die geregelte Zwischenkreisspannung, die den Antrieb von der Netzspannung entkoppelt. Schwankungen in der Netzspannung wirken sich somit nicht auf die Leistung der Maschine aus und sie ist zudem für den Betrieb im Weitspannungsbereich geeignet. Das ist insbesondere für international agierende Maschinenhersteller von Interesse, da sich damit die Projektierung für den weltweiten Einsatz vereinfacht.

Weiterhin trägt der Smart Energy Mode dazu bei, Energieverbrauch und Lastspitzen im Netz zu reduzieren, da er Energiespeicher im Zwischenkreis nutzt und so einen unnötigen Pulsbetrieb verhindert. Konstrukteure können auch Kosten sparen, da sie Komponenten auf der Netzseite wie Kabelquerschnitte, Sicherungen und Schütze kleiner dimensionieren können.


Welche Einsparungen mit dem Smart Energy Mode möglich sind, zeigt das Beispiel einer hochdynamischen Stanzmaschine. Im Vergleich zur Vorgängerbaureihe reduzierte sich der effektive netzseitige Spitzenstrom auf 40 %. Die mittlere Leistungsaufnahme bei durchschnittlicher Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine verringerte sich um 35 %.


Mit drehzahlvariablen Pumpenantrieben Energie bedarfsgerecht nutzen


Besonderes energieintensiv sind hydraulische Antriebslösungen. Sie sind aber aufgrund ihrer Vorteile – hohe Kraftdichte auf kleinem Raum – aus vielen Anwendungen wie im Automotive-Bereich oder der Kunststoffindustrie nicht wegzudenken. Abhilfe verspricht die Kombination der Hydraulik mit Elektrik. Drehzahlvariable Pumpenantriebe Sytronix von Rexroth vereinen eine hydraulische Konstantpumpe mit einem elektrischen Antrieb. Ein Frequenzumrichter senkt die Drehzahl des Pumpenmotors energiesparend ab, sobald der Prozess nicht die volle Leistung abruft. Der Einsatz der Energie sparenden Hydraulik ist denkbar einfach: In den Best-in-Class-Reglern ist das umfangreiche Hydraulikwissen des Unternehmens bereits hinterlegt. Es stehen Sytronix-Sets für verschiedene Bewegungsaufgaben zur Verfügung. Somit können Konstrukteure die einbaufertigen und vorkonfigurierten Lösungen schnell und ohne Aufwand in ihre Engineeringumgebungen integrieren, ohne sich mit den Details der Programmierung auseinandersetzen zu müssen.
Konstrukteure senken mit Sytronix
bei mindestens gleicher Produktivität den Stromverbrauch der Hydraulik um bis zu 80 %. Zusätzlich reduzieren sie die mittlere Geräuschemission um bis zu 20 dB (A) und steigern die Lebensdauer des Hydraulikmediums durch einen geringeren Wärmeeintrag.

Energiesparende Kombination: drehzahlvariabler elektrischer Antrieb und hydraulische Konstantpumpe. Ein Frequenzumrichter senkt die Drehzahl des Pumpenmotors ab, sobald der Prozess nicht die volle Leistung abruft.
Das intelligente Energiemanagement der IndraDrive Netzversorgungen mit Smart Energy Mode vermeidet Spitzenlasten auf der Netzseite und senkt Verluste im Netzanschlussstrang.
In den einzelnen Abschnitten des Maschinenlebenszyklus gibt es verschiedene Möglichkeiten, energieeffiziente Maßnahmen zu ergreifen.


Zum Firmenprofil >>


Bericht in folgender Kategorie:
Ressourceneffizienz

Special Automation aus der Cloud

cloud.JPG Immer mehr Teile der industriellen Automatisierung sollen in die Cloud verlegt werden. Nicht nur die in rapide steigenden Mengen generierten Daten, sondern neben Auswerte-, Überwachungs- und Kontrollmechanismen auch Steuerungs-, Regelungs- und sogar Safety-Algorithmen. Wozu eigentlich? Was lässt sich vernünftig in die Cloud verlegen? Was sollte man dabei beachten? Und was ist das überhaupt, die Cloud?
mehr lesen >>

Im Gespräch

/xtredimg/2018/Automation/Ausgabe223/16046/web/g_lifecycle_robotics_de_2011_11_neu.jpgUnterstützung von A wie Applikationsanalyse bis CE
Pilz gilt seit jeher als „sichere“ Adresse, wenn es um kompetente Unterstützung bei der korrekten Umsetzung relevanter Normen und Richtlinien geht. Auf Wunsch werden die Kunden bis zur fertigen CE-Konformitätserklärung begleitet. Das angebotene Dienstleistungsportfolio umfasst u. a. Applikationsanalysen, Risikobeurteilungen und die Erstellung von normgerechten Sicherheitskonzepten bzw. technischen Dokumentationen. Genaueres dazu verrät der Certified Machinery Safety Expert Ing. Bernhard Buchinger, der bei Pilz als Senior Manager Consulting Services für Westösterreich tätig ist. Das Gespräch führte Sandra Winter, x-technik
Interview lesen >>

Newsletter abonnieren