Vier Konstruktionsfehler, die garantiert Energie vernichten

Der Druck steigt: Bis zum 5. Dezember müssen zahlreiche produzierende Unternehmen in Deutschland und Europa ein Energieaudit durchführen. Damit ist eine höhere Energieeffizienz bei Maschinen und Anlagen endgültig keine akademische Frage mehr, sondern ein hartes Entscheidungskriterium für Investitionen. „Schon mit kleinen Änderungen in der Konstruktion und dem Einsatz intelligenter Automatisierung können Konstrukteure die Energieeffizienz deutlich verbessern, und das bei maximaler Produktivität“, bekräftigt Dr. Karl Tragl, Vorstandsvorsitzender der Bosch Rexroth AG . Auf Basis seiner breiten Anwendungserfahrung hat das Unternehmen die universelle Systematik Rexroth 4EE entwickelt und unterstützt damit Konstrukteure bei der Realisierung energieeffizienter Lösungen. Hier vier Fehler in der Maschinenkonstruktion, die garantiert Energie vernichten – und vier Wege, das zu vermeiden.

Schwankenden Energiebedarf nicht berücksichtigen

Hydraulische Konstantantriebe laufen immer mit Höchstdrehzahl, auch wenn der Prozess gar nicht die volle Leistung braucht. Ventile müssen dann die überschüssige Energie ungenutzt ableiten. Mehr noch, sie tragen damit Wärme ins Hydrauliköl ein, die energieintensiv wieder entzogen werden muss. Drehzahlvariable Pumpenantriebe dagegen erzeugen den Förderstrom bedarfsgerecht. Bei Teillast senken sie die Drehzahl ab. Das Ergebnis: direkte Energieeinsparungen um bis zu 80 Prozent. Darüber hinaus sinkt der Kühlbedarf oft so stark, dass dafür keine elektrische Energie mehr benötigt wird.

Bremsenergien nicht nutzen

Jede Beschleunigung muss auch wieder abgebremst werden. Herkömmliche Antriebsvarianten vernichten die Bremsenergie und wandeln sie in ungenutzte Wärme um. Rückspeisefähige Antriebe schalten dagegen den Motor für das Bremsen in den Generatorbetrieb und erzeugen damit elektrische Leistung. Sie kann andere Antriebe über einen Zwischenkreis mit Strom versorgen, die Energie in einen Zwischenpuffer speichern oder zurück ins Netz speisen.

Lastspitzen als gegeben hinnehmen

Nur wenige Millisekunden Spitzenlast, und sämtliche Komponenten der Netzversorgung müssen dauerhaft für die maximale Belastung ausgelegt werden. Durch ein intelligentes Energiemanagement mit Ein-und Rückspeisung, einem elektrischen oder kinetischen Speicher sowie der entsprechenden Software können Konstrukteure einmal aus dem Stromnetz bezogene Energie im System halten und mehrfach nutzen. Damit kappen sie die energieintensiven Lastspitzen und reduzieren die Anschlussleistung von Maschinen bei gleicher Produktivität um bis zu 25 Prozent. Im Ergebnis können sämtliche Netz- und Versorgungskomponenten kleiner und damit günstiger dimensioniert werden.

Software nicht optimieren

Zahlreiche Maschinenhersteller nehmen die Steuerung ihrer Prototypen erst nach der Maschinenmontage in Betrieb. Dann ist eine energetische Optimierung sehr aufwändig. Hier hilft Simulationssoftware. Das virtuelle Abbild berücksichtigt sämtliche Energieströme in der Maschine. Damit überprüfen Konstrukteure im Vorfeld verschiedene Konfigurationen am Rechner. Sie analysieren die energetischen Verluste der elektrischen und hydraulischen Aktoren, überprüfen, ob die Antriebe zu groß dimensioniert sind und optimieren an der angeschlossenen realen Steuerung die Bewegungsabläufe und Energieströme. Beispiel Taktzeitoptimierung in Werkzeugmaschinen: Kann ein Teil in einer kürzeren Zeit hergestellt werden, sinkt auch der Anteil der Energie, den die Nebenaggregate benötigen. Die Software der Rexroth CNC-Systemlösungen bietet Analyse- und Optimierungstools, um die Taktzeiten zu verkürzen und gleichzeitig die Energieeffizienz zu verbessern. Diese Bewegungsoptimierung erzielt auch bei installierten Maschinen deutliche Energieeinsparungen.

Wirtschaftlich, präzise, sicher und energieeffizient: Antriebs- und Steuerungstechnik von Bosch Rexroth bewegt Maschinen und Anlagen jeder Größenordnung. Das Unternehmen bündelt die weltweiten Anwendungserfahrungen in den Marktsegmenten Mobile Anwendungen, Anlagenbau und Engineering, Fabrikautomation sowie Erneuerbare Energien für die Entwicklung innovativer Komponenten, maßgeschneiderter Systemlösungen und Dienstleistungen. Bosch Rexroth bietet seinen Kunden Hydraulik, Elektrische Antriebe und Steuerungen, Getriebetechnik sowie Linear- und Montagetechnik aus einer Hand. Mit einer Präsenz in mehr als 80 Ländern erwirtschafteten die über 33.700 Mitarbeiter 2014 einen Umsatz von rund 5,6 Mrd. Euro.