IEA 4E: Annex Elektrische Motorsysteme. Arbeitsperiode 2017 - 2019

Ausgangssituation, Motivation

Motorsysteme sind in Österreich für 69 % des Stromverbrauchs in der Industrie verantwortlich. Sie umfassen u.a. Pumpen-, Ventilator-, Kälte- und Druckluftsysteme. Gleichzeitig können durch entsprechende Optimierungsmaßnahmen durchschnittlich 20 % des Stromverbrauchs eingespart werden. In den letzten Jahren wurden sehr viele politische und normative Aktivitäten zu Mindeststandards (z.B. EU Ökodesign RL, weltweit einheitliche Energieklassifizierung nach IEC 60034-30-1) gesetzt, die zunächst nur Drehstrom-Asynchronmotoren ohne Regelung berücksichtigten. Mittlerweile wurden auch neue Motorentechnologien in Normen zur Energieeffizienz aufgenommen.

Die umfassende Digitalisierung der Produktion wird es künftig ermöglichen, dass alle produktionsrelevanten Faktoren (Mensch und Anlagen) aktiv in den Produktionsprozess einbezogen sind und über intelligente Netze miteinander kommunizieren. Einerseits wirken sich intelligente Vernetzung von Verbraucher und Erzeuger senkend auf den Energieverbrauch von Motorsystemen aus. Andererseits bewirkt die zunehmende Automatisierung durch den verstärkten Einsatz von Steuerungsequipment und Elektromotoren eine Erhöhung des Energieverbrauchs.

Ziele, Methode

Österreich prüfte innerhalb eines Subtasks des Annex Electric Motor Systems des IEA TCP 4E, ob neue Entwicklungen bei der Industrieautomatisierung Auswirkungen auf den Stromverbrauch in Industriebetrieben haben und welche technologische Entwicklungen bei Elektromotoren zu erwarten sind. Dazu wurden Studien, wissenschaftliche Beiträge und Vorträge analysiert und Stakeholder-Interviews mit Anbietern, Anwendern und EnergieberaterInnen durchgeführt.

Angestrebte Ergebnisse, Erkenntnisse

Als wesentliches Ergebnis kann festgehalten werden, dass Industrie-4.0-Technologien einen großen Einspareffekt auf traditionelle Motorsysteme (Druckluft, Pumpen, Ventilatoren) haben werden und Spezialmotoren für Automatisierungsanwendungen noch ein Randthema sind.

Alle relevanten Hersteller bieten Produkte zur Erfassung von Daten von Motoren und Motorsystemen mittels Sensoren und Berechnungsmodellen an, um diese „intelligent" zu machen. Diese Sensoren erfassen Daten und leiten diese weiter. Dies kann bereits innerhalb des Systems zur Erhöhung der Effizienz, aber auch auf Ebene des Unternehmens zu Transparenz hinsichtlich der größten Energieverbraucher und ihrem derzeitigen Effizienzniveau führen. Frequenzumrichter stellen in diesem Zusammenhang eine zentrale Schnittstelle zwischen Datenerfassung und Steuerung dar. Mittels Übertragung und Darstellung der Daten vor Ort oder in der Cloud können diese Daten dann auch hinsichtlich Auffälligkeiten und Optimierungsmöglichkeiten manuell oder mittels Algorithmen analysiert und mit „Digital Twins" der jeweiligen Anlage oder des jeweiligen Motors verglichen werden.

Präsentiert wurden die Ergebnisse auf einer Konferenz und einem Expertenworkshop der Plattform Industrie 4.0. Die Industrieeinbindung erfolgte über die Expertenbefragung, Newsletter und Direktkontakt. Die darüber hinaus im Annex gewonnenen Kenntnisse der Entwicklung von internationalen Energieeffizienznormen, Mindeststandards, Testnormen und -abläufen wurden an österreichische Firmen und über das klimaaktiv Energieberater-Netzwerk verbreitet, insbesondere über einen Workshop zum Thema Antriebstechnik.

• Energy Audit Guide for Motor Driven Systems, Recommended Steps and Tools (2018)
• Policy Guidelines for Motor Driven Units (MDUs) Part 2 (2018)

EMSA Motor Systems Tool

Das EMSA Motor Systems Tool berechnet den Wirkungsgrad von kompletten Motorsystemen und bietet technische Unterstützung bei der Auswahl der optimalen Komponenten. Es ist seit Herbst 2017 auch in deutscher Sprache erhältlich.

Weitere Publikationen aus dem Annex finden sich bei der Arbeitsperiode 2014 - 2017.

Australien, Dänemark, Niederlande, Österreich, Schweiz, USA

Österreichische Energieagentur
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