Energieeffizienter Antrieb fürs digitale Unternehmen

Druckluft frisst viel Strom – und das auch an Orten, an denen man sie gar nicht vermuten würde, beispielsweise in Zahnarztpraxen. Dort treibt komprimierte Luft die Bohrer an. In anderen Bereichen dient Druckluft dem Antrieb von Lackiermaschinen, reinigt Rohrsysteme oder bläst Kunststoffrohlinge wie einen Ballon zu PET-Flaschen auf. 

Zu den führenden Herstellern dieser Druckluftkompressoren gehört die Kaeser Kompressoren SE im fränkischen Coburg. Ob der Firmengründer Carl Kaeser im Jahr 1919 wohl auch nur im Entferntesten ahnen konnte, dass seine Maschinenbauwerkstatt rund 100 Jahre später Produkte in über 100 Länder exportieren und weltweit zu den führenden Branchenexperten gehören würde? Tatsache ist: Er legte damit den Grundstein für ein Geschäft, das bis heute von seinen Erben geführt wird.

„Bereits seit vielen Jahren vertrauen wir auf die strategische Partnerschaft mit Siemens, etwa als Lieferant in der Antriebstechnik. Produkte von Siemens sind stets in neue, strategische Produktentwicklungen von Kaeser eingeflossen“, schildert Andreas Birkenfeld, Leiter der Automatisierungstechnik bei Kaeser. Und Thomas Horn, der für Siemens die Kaeser Kompressoren SE betreut, ergänzt: „Im Rahmen unserer jahrzehntelangen Partnerschaft ist Kaeser immer wieder als Pilotkunde von Beginn an dabei, wenn es um die gemeinsame Entwicklung und die kontinuierliche Verbesserung unserer Lösungen geht. Gemeinsam haben wir schon viel bewegt.“

Die jüngste Zusammenarbeit kombiniert modernste Antriebstechnik, Energieeffizienz, Ökologie und Klimaschutz: Dafür wurden die drehzahlgeregelten Schraubenkompressoren der ASD-Reihe weiterentwickelt. Der Synchronreluktanz-Motor ist optimal auf den Umrichter abgestimmt und ergibt so ein in der Industrie bisher noch nicht genutztes Antriebskonzept. Das Ziel war es, die Systemeffizienz im Teillastbereich um bis zu zehn Prozent zu erhöhen und zugleich ein abgestimmtes Antriebssystem für einen effizienten, drehzahlveränderlichen Betrieb zu entwickeln. Und: Auch der eingeschlagene Weg in Richtung Digitalisierung sollte dabei konsequent weiter verfolgt werden.

Wichtig war es den Entwicklern von Kaeser vor allem, die Kosten für die Erzeugung von Druckluft für den Kunden so niedrig wie möglich zu halten. Also: Energiekosten senken, wo es geht. Immerhin machen sie rund 80 Prozent der anfallenden Aufwendungen aus. Schon vor Jahren, lange bevor entsprechende gesetzliche Regularien in Kraft traten, hat Kaeser seine  Kompressoren-Baureihen auf energiesparende IE3-Elektromotoren umgestellt. Seitdem arbeitet das Unternehmen daran, deren Energieeffizienz und Wirkungsgrad stetig zu verbessern. 

„Aus unserer Sicht ist die systematische Effizienzerhöhung im Teillastbereich die logische Konsequenz aus den Klimaschutzbestrebungen, wie sie Regierungen weltweit in ihren Klimaprotokollen beschließen“, erläutert Wolfgang Hartmann, Marketing-Leiter bei Kaeser. 

Auf Basis der Plattform Simotics GP von Siemens vereint die neue Standardmotorenreihe die Vorteile von Asynchronmotoren und Synchronmotoren in einem einzigen Antrieb: Synchron-Reluktanzmotoren bieten den extrem hohen Wirkungsgrad von permanenterregten Synchronmotoren. Gleichzeitig benötigt man keine teuren Edelmetalle und seltene Erden im Läufer und nutzt stattdessen Elektrobleche mit spezieller Profilierung. Das macht den Antrieb robust und servicefreundlich, wie man es von Asynchronmaschinen kennt. 

„Entscheidend ist die optimale Abstimmung von Motor und Frequenzumrichter zu einem integrierten Antriebssystem. Die Innovation besteht darin, die Fertigungstechnik der speziellen Rotorgeometrie für diese Motoren zu beherrschen. Außerdem haben wir das mathematisch-technische Modell zur Motorregelung für den Einsatz im Frequenzumrichter jetzt codiert“, erläutert Birkenfeld. Neben der Verbesserung der Energieeffizienz um bis zu zehn Prozent bedeutet das eine Leistungssteigerung bei gleicher Baugröße.

Der neue Antrieb ist nicht nur gut für den Geldbeutel und die Umwelt, sondern übernimmt auch eine gewichtige Funktion in der digitalen Fertigung. „Bereits heute haben wir die Frequenzumrichter an unsere Steuerungssysteme gekoppelt. Dadurch ‚sieht‘ das Antriebssystem  den Prozess. Dabei entsteht eine Menge wertvoller Daten, die wir übergeordnet nutzen können, etwa zur Analyse und Diagnose unseres Systems“, schildert Birkenfeld. „Darüber hinaus arbeiten wir gemeinsam mit Siemens bereits an weiteren Projekten, etwa die separate Gewinnung von Daten direkt am Motor mittels zusätzlicher Sensoren. Wir sind gespannt, wie wir uns dadurch künftig weitere, neue Möglichkeiten des digitalen Unternehmens erschließen können. Denn Daten sind der Rohstoff für interessante Geschäftsmodelle der Zukunft.“

2017-12-20

Picture credits: Kaeser Kompressoren