Dresdner Forschungspro­jekt ermöglicht mehr Energieef­fizienz in der Industrie

Dresdner Forscher haben ein Entwurfs- und Projektierungstool entwickelt, mit dessen Hilfe der Energieverbrauch in industriellen Antriebsmaschinen, wie Pumpen, Kompressoren oder Förderanlagen, deutlich verringert werden kann. In einer sechsjährigen Forschungsarbeit an der Professur für Elektrische Maschinen und Antriebe der TU Dresden entstand ein praktisches Hilfsmittel, um energieeffiziente elektrische Antriebe zu planen. Das Projekt wurde von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) e.V., zu der über 100 wichtige Industrieunternehmen des Maschinenbaus und der Elektrotechnik gehören, mit insgesamt 600.000 Euro gefördert.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden allgemeine Kriterien für eine energetisch optimale Antriebsstruktur definiert und in ein komplexes Berechnungsprogramm überführt. Berücksichtigt wurden dabei die Funktionsweise verschiedener Maschinen als auch die technischen Parameter ihrer Bestandteile. Da die Antriebskomponenten sich je nach Lieferanten unterscheiden, kann jeder Anwender seine eigenen Daten in das Projektierungstool eingeben und zwischen mehreren Projektierungsfreiheitsgraden wählen. Für verschiedene Anwendungsfälle werden entsprechende Konfigurationen bereitgestellt. Das Tool gibt anhand dieser Angaben die günstigste Zusammenstellung von Bauteilen und Bewegungsabläufen aus. Es zeigt, wann sich die Investition in teurere Komponenten lohnt und erarbeitet treffsichere Prognosen für den Energieverbrauch. Dabei berechnet es mit entsprechenden Modellen und Auswahldiagrammen die Zusammenstellung, die am energieeffizientesten ist. So lassen sich gegenüber einer herkömmlichen Lösung bis zu 23 Prozent Energie einsparen.

In Deutschland wird die Hälfte des erzeugten elektrischen Stroms in der Industrie verbraucht. Davon wiederum werden 66 Prozent für die Energieumwandlung durch elektrische Antriebe benötigt. Deshalb spielen die Energieeinsparungen gerade auf diesem Gebiet eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur Energiewende. Bisherige Methoden, den Energieverbrauch in elektrischen Antriebssystemen zu senken, begrenzten sich auf vereinzelte Maßnahmen, welche nur eine geringe Wirkung aufweisen. „Dabei steckt großes Potential gerade im verbesserten Entwurf des gesamten Antriebsystems. Erst wenn alle seine Komponenten richtig ausgewählt und aufeinander abgestimmt sind, kann die Energie optimal eingesetzt werden“, erklärt der Projektleiter Dr. Volkmar Müller. „Aktuell erwärmen sich der Motor, die Leistungselektronik und das Getriebe in einem Antriebssystem. Diese Energie geht zur Nutzung für das System verloren.  Durch eine erhöhte Energieeffizienz, also geringere Wärme-/Energieverluste, ergeben sich neue Synergieeffekte: der Kühlaufwand sinkt, die Lebensdauer der Anlagen steigt, die Produktivität wird durch die Einführung kürzerer Taktraten erhöht.“

© Lehrstuhl Elektrische Maschinen und Antriebe

Für klein- und mittelständige Unternehmen ist das Projektierungswerkzeug besonders profitabel. Ein optimaler Entwurf der Antriebsysteme ist zeitintensiv und mit hohen Kosten verbunden. Das kann sich nicht jedes Unternehmen leisten. Mit dem neuen Tool, kann jetzt auf ein erprobtes Entwurfsinstrument zurückgegriffen werden, ohne eigene Grundlagenarbeiten auf dem komplexen Gebiet der Antriebsprojektierung durchführen zu müssen.

 „In dieser Projektphase haben wir uns auf Anwendungsgebietemit dem größten Energieumsatz und damit einhergehend mit dem größten Einsparungspotential konzentriert: Pumpenanlagen, Luftkompressoren, Gurtbandförderanlagen, oder allgemeine Antriebe im Maschinenbau, welche z.B. in Karosserie-Bau eingesetzt werden,“ so Müller. „Wir möchten unsere Forschungsarbeit auf weitere Bereiche der Antriebstechnik ausdehnen. Deshalb haben wir  eine weitergehende Förderung zur Grundlagenforschung bei der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) beantragt und hoffen, dass wir unsere Arbeit auf diesem Gebiet ab Herbst fortsetzen können.“

Informationen für Journalisten
Prof. Dr-Ing. Wilfried Hofmann
PD Dr. Ing. habil. Volkmar Müller
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik,
Professur für Elektrische Maschinen und Antriebe
Tel.: 0351 463-35055