Motoren machen im Dienstleistungssektor 30 % des Stromverbrauchs aus. Im Industriesektor steigt dieser Anteil sogar auf 70 %! Der Austausch eines alten, energieintensiven Motors durch einen modernen, hocheffizienten Motor ist demnach besonders rentabel, vor allem bei Anlagen mit hoher Leistung und intensiver Nutzung.
Der Einfluss von Motoren auf die Energieeffizienz von Maschinen
Neue hocheffiziente Motoren
Elektromotoren erfüllen zahlreiche Aufgaben in Handwerks- und Industriebetrieben: Sie bringen Druckluftmaschinen, Pumpen, Lüftungssysteme, Kälteanlagen, Transportmittel usw. zum Laufen.
Elektromotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um. Ihr Wirkungsgrad wird anhand des Unterschiedes zwischen der erzeugten mechanischen Leistung und der eingesetzten elektrischen Leistung gemessen. Auf internationaler Ebene werden mehrere Wirkungsgradklassen für Motoren unterschieden. Diese sind in der internationalen Norm IEC 60034 festgelegt, die darauf abzielt, die technischen Spezifikationen von Elektromotoren weltweit zu harmonisieren:
- IE1: Standardwirkungsgrad (ältere Generation).
- IE2: hoher Wirkungsgrad.
- IE3: Premium-Wirkungsgrad (in der EU für bestimmte Motortypen vorgeschrieben).
- IE4: Super-Premium-Wirkungsgrad (in der Einführungsphase).
- IE5: Ultra-Premium-Wirkungsgrad.
Folgende weitere Aspekte werden durch diese Norm standardisiert:
- Leistung;
- Spannungen und Frequenzen;
- thermische Klassen und Betriebstemperaturen;
- Schutz und Kühlung.
Um die Energieeffizienz einer Maschine zu optimieren, sollte stets das Gesamtsystem aus Umrichter, Motor und Getriebe betrachtet werden. Elektrisch angetriebene Systeme bieten oft ein Stromsparpotenzial von 20 bis 30 % und mehr.
Darüber hinaus zielt die europäische Verordnung 2019/1781 über die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren darauf ab, die Umweltleistung von Motoren und Umrichtern zu verbessern, indem die Anforderungen an die Energieeffizienz in der gesamten Europäischen Union harmonisiert werden. Sie legt Anforderungen fest, die für alle betroffenen Produkte gelten, die innerhalb der EU verkauft oder installiert werden, insbesondere hinsichtlich des Mindesteffizienzniveaus (IE2, IE3 oder IE4, je nach Fall). Außerdem schreibt sie Informationspflichten für Hersteller und Importeure vor.
Frequenzumrichter
Der Einsatz von Frequenzumrichtern verbessert den Wirkungsgrad von Elektromotoren. Dies ist eine Möglichkeit, Energie einzusparen; der Frequenzumrichter passt die Drehzahl des Motors bedarfsgerecht an. Die Lösung eignet sich für Motoren, die nicht ständig mit 100 % ihrer Kapazität laufen. Sie eignet sich gut für Kompressions-, Pumpen- und Lüftungssysteme.
Überdimensionierung vermeiden
Die Überdimensionierung von Elektromotoren führt zu Wirkungsverlusten: Die Stromrechnung steigt, ohne dass sich die Produktion verbessert. Umgekehrt sind hocheffiziente Motoren in der Anschaffung zwar etwas teurer, ermöglichen aber eine Senkung des Stromverbrauchs.
Ein konstant niedriger Leistungsfaktor (cos φ) ist ein Hinweis auf überdimensionierte Antriebsmotoren.
Die Vorteile von hocheffizienten Motoren
- Stromeinsparungen: sofern der Motor ausreichend Stunden pro Jahr läuft, wird Strom eingespart.
- Geringere Betriebskosten: Hocheffiziente Motoren der neuen Generation erwärmen sich weniger, vibrieren weniger und erfordern weniger Wartung.
- Zugang zu Fördermitteln: Investitionskosten können durch Fördermittel gesenkt werden.
- Bessere Steuerung und höhere Produktivität: Die Produktivität kann erhöht werden, wenn der hocheffiziente Motor mit einem Frequenzumrichter kombiniert wird.
- Weniger Lärm und bessere Arbeitsqualität.
In einer mechanischen Werkstatt kann der Austausch der hydraulischen Presse, Biegemaschine und Abkantpresse durch ein System mit Servomotor zu einer Senkung des Stromverbrauchs um 30 % führen. Denn das Hydrauliksystem, das mit einem Drehstrom-Asynchronmotor betrieben wird, läuft kontinuierlich, auch wenn die Maschine nicht produziert, was zu unnötigen Verlusten führt.
Wartung und Schmierstoffe
Mechanische Ausfälle werden durch Schmieren, Reinigen der Filter und Überprüfen der Ausrichtung vermieden. Diese Maßnahmen tragen außerdem dazu bei, ein hohes Leistungsniveau sowie eine längere Lebensdauer der Motoren zu gewährleisten.
Frequenzumrichter
Regel- und Steuergeräte wie Frequenzumrichter ermöglichen es, die Motorleistung an den Bedarf anzupassen, was insbesondere beim Beschleunigen und Abbremsen zu geringeren Energieverlusten führt.
Ein- und Ausschalten der Motoren
Das bedarfsgerechte Ein- und Ausschalten von Motoren ermöglicht Energieeinsparungen.
Aktionsplan für einen effizienten Motoreneinsatz
Wenden Sie sich in jedem Fall an die Chambre des Métiers, ehe Sie Maßnahmen zur Installation neuer Motoren oder zur Verbesserung der Effizienz bestehender Motoren im Rahmen einleiten. Möglicherweise haben Sie Anspruch auf staatliche Fördermittel, die unbedingt beantragt werden müssen, bevor Sie einen Auftrag unterzeichnen oder eine Anzahlung leisten.
- Bestandsaufnahme und Vorstudie
- Vollständige Bestandsaufnahme der vorhandenen Motoren: Typ, Alter, Leistung, Betriebsstunden, Allgemeinzustand.
- Ermittlung von überdimensionierten, nicht ausgelasteten oder veralteten Motoren, die mehr Energie verbrauchen als nötig.
- Installation von Energiezählern und Überwachungsinstrumenten zur Messung des tatsächlichen Verbrauchs.
- Beobachtung des Maschinenbetriebs: Nutzungshäufigkeit, Stillstandszeiten usw.
- Erfassung möglicher Probleme: Geräusche, Vibrationen, Überhitzung usw.
- Angebote einholen
Beauftragen Sie einen Spezialisten mit der Analyse von Verbesserungsmöglichkeiten, wie z. B. den Austausch durch einen hocheffizienten IE3- oder IE4-Motor oder den Einbau eines Frequenzumrichters.
- Bewertung der Amortisation
Die Amortisationsdauer ist der Zeitraum, der erforderlich ist, in dem die Energieeinsparungen die Anschaffungskosten ausgleichen.
Formel: Amortisationszeit (Jahre) = Anschaffungskosten / Jährliche Einsparungen
Der Return on Investment (ROI) misst die Rentabilität eines Projekts, indem er die erzielten Gewinne mit den Anschaffungskosten vergleicht.
Formel: ROI (%) = [(Nettogewinn – Anschaffungskosten) / Anschaffungskosten] × 100
- Beantragung von Fördermitteln und Finanzierungen
Ermittlung der in Frage kommenden Fördermittel. Entsprechende Anträge müssen Sie unbedingt stellen, bevor Sie einen Auftrag unterzeichnen oder eine Anzahlung leisten.
- Planung, Umsetzung und Einstellungen
- Planung der Maßnahmen zu Zeiten, die den laufenden Betrieb so wenig wie möglich beeinträchtigen.
- Bei Inbetriebnahme die notwendigen Anpassungen und Systemeinstellungen vornehmen.
- Schulung des Teams in Bezug auf die neuen Arbeitsabläufe.
- Überwachung und Wartung
- Einführung eines regelmäßigen Wartungsplans.
- Regelmäßige Kontrolle des Energieverbrauchs.
- Schulen Sie Ihr Team darin, Anzeichen von Verschleiß oder falsche Einstellungen zu erkennen.
- Regelmäßige Neubewertung des Bedarfs, um Motoren oder Frequenzumrichter anzupassen, falls sich die Aktivitäten ändern.
Beispiele für luxemburgische Unternehmen, die die Energieeffizienz ihrer Motoren verbessert haben
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Welche Fördermittel stehen mir zur Verfügung, um meine Motoren zu verbessern oder zu ersetzen?
Der luxemburgische Staat bietet finanzielle Fördermittel an, um Unternehmen bei der Verbesserung bestehender oder der Anschaffung neuer Motoren zu unterstützen.
- Das Programm SME Packages – Sustainability bietet kleinen und mittleren Unternehmen Unterstützung und finanzielle Hilfe für nachhaltige Investitionen in Höhe von 3.000 € bis zu 25.000 € (ohne MwSt.).
- Investitionsbeihilfe zum Umweltschutz
- Unternehmen, die ein Projekt zur ökologischen und energetischen Wende durchführen, können eine Steuervergünstigung in Anspruch nehmen. Diese richtet sich nach den im Rahmen eines Projekts zur ökologischen und Energiewende getätigten Investitionen und Betriebsausgaben.
- Fit4 Sustainability oder Umweltstudie zur Durchführung einer technisch-wirtschaftlichen Analyse.
- Verschiedene Förderprogramme der Stromversorger, wie beispielsweise das Programm „enoprimes“, sind mit staatlichen Beihilfen kumulierbar.
- Entdecken Sie auch unsere Broschüre mit den staatlichen Beihilfen zur Umsetzung von Dekarbonisierungsmaßnahmen.
Unterstützung beim Einstieg
In Luxemburg gibt es mehrere Instrumente und Anlaufstellen, die Unternehmen bei der Dekarbonisierung sowie der Finanzierung von Projekten, der Anschaffung von Ausrüstung oder bei Energieaudits unterstützen.
Die Chambre des Métiers kann Ihnen eine Orientierung in folgende Richtungen geben:
- Fördermittel für die Nutzung erneuerbarer Energien und Energieeffizienz, insbesondere über das „Klimaprogramm Handwierk“, eine Initiative der Chambre des Métiers (Partner des Programms „Klima Pakt fir Betriber“), die allgemeine Informationen zur Dekarbonisierung von Unternehmen bereitstellt;
- Programme für technische Beratung und Audits (Experten und Berater);
- Schulungen und Informationsveranstaltungen für Ihr Team.
Über das vom „ KlimaPakt fir Betriber “ bereitgestellte Online-Tool können Sie die bestehenden Maßnahmen zur Unterstützung Ihres Unternehmens entdecken (kreuzen Sie „Handwerk“ in der linken Spalte an). Sie können sich auch von den zur Verfügung gestellten Fallbeispielen inspirieren lassen.
Luxinnovation begleitet Unternehmen im Rahmen der Investitionsförderung für den Umweltschutz sowie bei Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Entdecken Sie auch die von Luxinnovation entwickelte Übersicht über Akteure im Bereich Nachhaltigkeit: eine Übersicht des luxemburgischen Ökosystems für Nachhaltigkeitsförderer.
Der Service eHandwierk und die Berater der Chambre des Métiers [CDM – Sustainable Handwierk Home / Link] stehen Ihnen jederzeit zur Verfügung, um sie über die für Sie am besten geeigneten Maßnahmen zu informieren.
Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen
Auf Europas Weg hin zu einer nachhaltigeren und weniger von fossilen Brennstoffen abhängigen Wirtschaft gewinnen Elektromotoren zunehmend an Bedeutung. Sie machen einen erheblichen Anteil des Stromverbrauchs in Handwerksbetrieben und industriellen Prozessen aus, und dieser Anteil steigt mit der zunehmenden Automatisierung der Abläufe tendenziell weiter an. Vor diesem Hintergrund entwickeln sich auch die europäischen Vorschriften rasch weiter, um den Markt auf leistungsfähigere Geräte auszurichten und Energieverluste zu reduzieren.
Seit Inkrafttreten der Verordnung (EU) 2019/1781 wurden die Anforderungen verschärft und gelten nun für ein wesentlich breiteres Spektrum an Motoren und Umrichtern. Diese steigenden Anforderungen entsprechen den europäischen Zielen zur Senkung des Energieverbrauchs, stellen aber auch eine große Herausforderung für die Unternehmen dar: Sie müssen ihren Maschinenpark anpassen, Investitionen vorausschauend planen und in einem sich ständig wandelnden regulatorischen Umfeld die Vorschriften einhalten.
Zu diesen Einschränkungen kommen technische Herausforderungen im Zusammenhang mit Innovationen hinzu. Der Vormarsch von IE4- und IE5-Motoren, die zwar effizienter, aber auch komplexer und mitunter teurer sind, erfordert eine verstärkte Unterstützung der Unternehmen. Elektronische Steuerungssysteme, intelligente Frequenzumrichter oder auch die vorausschauende Wartung entwickeln sich rasch weiter und verändern die Art und Weise, wie Motoren im Alltag eingesetzt werden.
Gleichzeitig stehen die europäischen Lieferketten unter zunehmendem Druck, der auf die starke Nachfrage nach hocheffizienten Motoren, Materialengpässe und möglicherweise längere Lieferzeiten zurückzuführen ist.
Trotz dieser Herausforderungen bleiben die Aussichten positiv. Hocheffiziente Motoren sind eines der wirksamsten und schnellsten Mittel, um den Energieverbrauch einer Werkstatt zu senken.