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Auf einen Blick
Rückspeisung spart Energie Rückspeisefähige Antriebe erfordern eine höhere Investition, die sich durch die Energieersparnis in vielen Anwendungen aber schnell amortisiert
Oberschwingungen Darüber hinaus reduzieren die rückspeisefähige Antriebe die Oberschwingungsbelastung im Netz
Oberschwingungen Darüber hinaus reduzieren die rückspeisefähige Antriebe die Oberschwingungsbelastung im Netz
Bei vielen Anwendungen in der Industrie und im Gebäude sind Elektromotoren oft zahlreichen Bremsvorgängen ausgesetzt. Eine häufig verwendete Lösung: Ein Brems-Chopper und externe elektrische Widerstände geben Bremsenergie in Form von Wärme ab. Diese Energie ist dann in Form von Wärme verloren, unter Umständen muss sogar zusätzlich gekühlt werden. Rückspeisefähige drehzahlgeregelte Antriebe hingegen können diese Bremsenergie ins Netz zurückspeisen.
Zur Hannover Messe 2018 zeigt ABB nun eine neue Generation von rückspeisefähigen Frequenzumrichtern unter der Bezeichnung »Industrial Drives ACS880«. Sie decken einen Leistungsbereich von 4 kW bis 3200 kW ab. Sie können den Energieverbrauch senken, reduzieren durch die kompakte Bauweise den Platzbedarf um bis zu 85 % und senken so auch die Investitionskosten um bis zu 30 %.
Rückspeisung spart Energie
Die bei herkömmlichen Verfahren der Widerstands- und mechanischen Bremsung als Wärme abgegeben Bremsenergie erfordert oft eine zusätzliche Kühlung. Die geringere Wärmeabgabe infolge der Energierückspeisung in das Netz führt zu einer weniger aufwendigen Klimatisierung des Elektoraums.
Wie viel Energie solche Lösungen einsparen, zeigt folgendes Beispiel eines Krans für die Abfallentsorgung (Bild 1) mit einem Hubmotor 55 kW, einem Kranfahrtmotor 9 kW und einem Katzfahrtmotor 4,5 kW. Bei Widerstandsbremsung betragen der jährliche Energieverbrauch 49,2 MWh und die Energiekosten 7380 € (bei 15 ct/kWh), bei einem rückspeisefähigen Frequenzumrichter 33,6 MWh bzw. 5040 €. So ergeben sich Einsparungen pro Jahr von 15,6 MWh oder 32 % (Bild 2). Die Amortisationszeit liegt in diesem Fall bei rund 1,5 Jahren, hängt aber stark vom jeweiligen Anwendungsfall ab.
Bild 2: Bei einem Kran für die Abfallentsorgung mit Hubmotor 55kW, Kranfahrtmotor 9 kW und Katzfahrtmotor 4,5 kW lassen sich mit einem rückspeisefähigen Antrieb 15,6MWh einsparen
Oberschwingungen reduzieren
Zur Reduktion von Oberschwingungen kann man entsprechende Filter einsetzen. Eine Alternative dazu sind die neuen rückspeisefähigen Frequenzumrichter, sie verhindern Oberschwingungen bevor sie auftreten. Der ACS880 kann den cos φ der Grundschwingung zur Optimierung der Blindleistung unter allen Lastbedingungen auf 1 regeln und erfüllt relevanten Normen, wie IEEE 519, IEC 61000-3-12 und G5/4.
Darüber hinaus haben die rückspeisefähigen Frequenzumrichter eine hohe Störfestigkeit gegenüber Netzstörungen und können die Motorspannung auch bei instabiler Einspeisung stabil halten. Das gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb auch bei einem Abfall der Einspeisespannung unter den Normalwert. Auch eine Spannungserhöhung über 100 % hinaus ist möglich – so kann man ggf. den Motor etwas kleiner dimensionieren.
Geringerer Platzbedarf
Verglichen mit der Widerstandsbremsung sind bis zu 85 % Platzeinsparung möglich (Bild 3). Eine ebenso hohe Platzreduktion ergibt sich beim Vergleich mit modularen rückspeisefähigen Lösungen.
Zur Wahl stehen nun Geräte für die Spannungen 400 V, 500 V und 690 V. Sie decken einen Leistungsbereich von 4 kW bis zu 3200 kW ab (Bild 4).
