Effiziente Antriebstechnik für IndustrieautomatenDruckluft oder Strom

Die pneumatische Antriebstechnik nutzt als Antriebsmedium komprimierte Luft und zeichnet sich durch eine umweltschonende und einfache Bauweise aus. Gerade bei „Halte“-Aufgaben bietet die Pneumatik einen Vorteil gegenüber elektrischen Antrieben, da diese sich stark erwärmen und ohne zusätzliche mechanische Arretiervorrichtungen eine konstante Stromaufnahme erfordern.

Bei der Effizienzsteigerung beider Techniken setzt das Projekt unten an („bottom up“), d. h. bei der Anwendung der Energie am Produkt. Was nicht verbraucht wird, muss nicht erzeugt und verteilt werden. Gleichzeitig betrachten die Forscher die gesamte Wirkungskette der einzelnen Energieträger von der Erzeugung bis zur Verteilung. Über alle Anwendungszwecke der Druckluft hinweg wird im Einzelfall von einem maximal möglichen wirtschaftlichen Einsparpotenzial von bis zu 50% des Gesamtenergieverbrauchs ausgegangen. Dabei ist die Frage nach dem Energieverbrauch eng mit dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit verbunden, da von den Lebenszykluskosten einer Druckluftstation rund 70% auf den Energieverbrauch entfallen. Allein Leckagen verursachen in schlecht gewarteten Anlagen ohne regelmäßige Kontrollen bis zu 30% des Druckluftverbrauchs, was sich für einzelne Unternehmen schnell zu Energiekosten von mehreren zehntausend Euro pro Jahr addieren kann.

Die Wirkungsgrade elektrischer Antriebe wurden bisher für den Betrieb mit konstanter Drehzahl optimiert (z. B. bei Pumpen), aber nicht für den Start-Stopp-Betrieb, wie er beim Positionieren oder bei Pick-und-Place-Anwendungen auftritt. Ein Beispiel ist die Produktion von Karosserieteilen für Automobile. Durch Rückspeisen von Bremsenergie und deren Zwischenspeicherung ist hier ein großes Einsparpotenzial vorhanden. Die Einsatzgebiete von Elektromotoren sind vielfältig. Sie kommen sowohl als Antriebsaggregate für Kompressoren, Zentrifugen, Pumpen, Ventilatoren als auch für Linearachsen in der Automatisierungstechnik zum Einsatz. Auch bei größeren Elektromotoren als Antriebseinheiten sind deutliche Einsparungen möglich. Neben der Nutzung von hocheffizienten Motoren wird beispielsweise im Einsatz von frequenzvariablen Elektroantrieben ein signifikantes Verbesserungspotenzial (bis zu 50%) gesehen.