Variantenreduzierung: Mit weniger mehr erreichen
Die Lebenszykluskosten von Antriebslösungen (Total Cost of Ownership/TCO) umfassen sämtliche anfallenden Kosten: von der Anschaffung über die Inbetriebnahme, Nutzung und Wartung bis hin zur Entsorgung. Die beiden größten Hebel zur TCO-Senkung bieten dabei der Energieverbrauch sowie die Anzahl der eingesetzten Antriebsvarianten. Zwischen den Ansätzen der Energieeffizienzoptimierung und der Variantenreduzierung besteht jedoch ein Zielkonflikt. Konzipiert man eine Anlage mit Antrieben, die jeweils auf den energieeffizientesten Arbeitspunkt ausgelegt sind, so fallen die reinen Investitionskosten optimal aus und die Motoren laufen unabhängig von ihrer Effizienzklasse vergleichsweise energieeffizient. Im Gegenzug müssen hierfür aber über den gesamten Lebenszyklus der Anlage viele verschiedene Antriebsvarianten verwaltet und gewartet werden.
Variantenreduzierung: Standardisierung, Effizienz, Kostenoptimierung
Während ein Antriebskonzept mit Hauptfokus auf der Einsparung von Energiekosten zu einer Vielzahl an Varianten führt, hat eine Variantenreduzierung genau das Gegenteil zum Ziel, nämlich die erforderlichen Drehmomente und Drehzahlen in einer Anlage mit so wenig verschiedenen Antriebsvarianten wie wirtschaftlich sinnvoll abzudecken.
Schwerer wiegt das Problem, eine Anlage unter realen Bedingungen optimal zu konzipieren. So werden Förderbänder für Flughäfen, Warenlager und Paketzentren häufig auf die zu erwartende Maximallast mit entsprechenden Sicherheitsfaktoren ausgelegt. Hieraus resultieren zu groß dimensionierte Antriebssysteme. Im Realbetrieb wird bei solchen Anlagen die Maximallast jedoch nur mit einem geringen Anteil der zu befördernden Ladung erreicht. Das Resultat einer solchen Auslegung ist, dass die Antriebe die meiste Zeit im Teillastbereich arbeiten.
Eine Variante ist eine Kombination aus Getriebe, Motor und Frequenzumrichter, die in Baugröße und Übersetzung variiert. Varianten können reduziert werden, indem für einen bestimmten Last- und Drehzahlbereich nur noch eine Getriebemotor- und Frequenzumrichter-Kombination eingesetzt wird. Für kleinere Leistungsanforderungen oder andere Drehzahlbereiche kann diese Antriebseinheit dann, gesteuert durch den Frequenzumrichter, die erforderlichen Betriebspunkte abdecken.
Durch eine ausgewogene Kombination aus Variantenreduzierung und Energieeffizienz können sich hohe TCO-Reduzierungen ergeben.
Synchronmotoren mit Energieeffizienz IE5+
Die NORD-Antriebe mit Synchronmotor haben hier ihre besonderen Stärken, da die Effizienz im Vergleich zu Asynchronmotoren im Teillastbereich nicht signifikant abfällt. Die neue IE5+ Motortechnologie ist rund 15 % sparsamer bei Volllast. Je länger der Anteil des Teillastbetriebes der Antriebe ist, desto größer wird die Energieersparnis durch die Antriebsauswahl und desto besser schneiden moderne Permanentmagnet-Synchronmotoren mit Effizienzklasse IE5+ ab. Neben der Verbesserung der Energieeffizienz von Systemlösungen ist auch die Qualität der Steuerung der Antriebselektronik ein wichtiger Einflussfaktor.
Durch abgestimmte Systemlösungen von NORD DRIVESYSTEMS, bestehend aus Getriebemotor, Frequenzumrichter sowie anwendungsspezifischer Parametrierung und Programmierung lässt sich ein optimaler Systemwirkungsgrad erzielen. Verwaltungskosten können durch Variantenreduzierung minimiert und Produktions-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse gestrafft werden.
Die neue Motorengeneration IE5+ verbindet die Vorteile des Baukastensystems mit den Möglichkeiten der Variantenreduzierung. Mit den IE5+ Motoren bis 2,2 kW in einer Gehäusegröße sowie zwei bis drei ausgewählten Getriebebaugrößen bis 250 Nm und wenigen Frequenzumrichter-Varianten lassen sich 95 % aller Antriebsaufgaben in der Intralogistik abdecken. Jede Lösung wird individuell auf jeden Kunden zugeschnitten und zeichnet sich unter anderem durch folgende Vorteile aus:
- weltweit einsetzbarer Motor
- Ausnutzung der hohen Überlastfähigkeit des Systems
- großer Verstellbereich
- gezielte Auslegung auf die jeweilige Lastgruppe
- kompakter Bauraum mit hoher Leistungsdichte
Reduzierung der Variantenvielfalt mit dem DuoDrive
Perfektioniert wird die Synchronmotortechnologie von NORD DRIVESYSTEMS durch die Integration von Motor und Getriebe in einem Gehäuse, wie sie im patentierten DuoDrive umgesetzt wird. Wichtige Merkmale des DuoDrive sind neben dem hohen Systemwirkungsgrad die konsequente Variantenreduzierung und die glatte, unbelüftete und kompakte Bauweise. Viele Verschleißteile fallen weg, der Wartungsaufwand sinkt. Das DuoDrive kann ohne jegliche Anpassungen in verschiedenen Einbaulagen montiert werden. Dadurch sinkt die Variantenzahl in Intralogistikprojekten zusätzlich. Die kompakten Gehäusemaße bewirken einen weiteren Vorteil: Das DuoDrive ist in Axialrichtung deutlich flacher als Wettbewerbsprodukte und bietet dadurch ein geringes Gassenmaß in Fördertechnikinstallationen. Da die Leistung des Getriebemotors ohne Änderung der äußeren Abmessungen im gleichen Design skaliert werden kann, ist bei Leistungsanpassungen keine Änderung des Anlagenlayouts erforderlich.
Optimaler Kompromiss zwischen Energieeffizienz und Variantenreduzierung
Zu beachten ist auch: Um möglichst viele Applikationen mit einer Variante zu bedienen, kommt es im Zuge der Variantenreduzierung mitunter zu einer gezielten Überdimensionierung einiger Antriebe. Je weiter weg ein Antrieb jedoch von seinem optimalen Arbeitspunkt läuft, desto schlechter wird sein Wirkungsgrad und damit die Energieeffizienz. Die Energieaufnahme erhöht sich hierdurch zwangsläufig.
Bei einer Variantenreduzierung steigen die Projektkosten tendenziell leicht an, da teilweise größere Antriebe eingesetzt werden, die zu einem Mehrpreis im Vergleich zu einer maßgeschneiderten Dimensionierung führen. Der Betreiber profitiert hierbei jedoch im Gegenzug über die gesamte Antriebslebensdauer von dem optimierten Betrieb seiner Anlage und signifikanten Kosteneinsparungen in den Bereichen Administration, Service und Ersatzteilbevorratung. Auch der Systemintegrator spart durch eine gezielte Variantenreduzierung Kosten, beispielsweise beim Engineering.
Eine größtmögliche Variantenreduzierung ist jedoch nicht das Ziel, da ab einer gewissen Schwelle die Projektkosten sprunghaft ansteigen können. Zusätzlich führt eine geringe Anzahl an Varianten aufgrund zunehmender Überdimensionierung zu verschlechterten Wirkungsgraden bei den eingesetzten Antrieben. Bei Projekten gilt es daher den optimalen Mix aus den variantenanzahlabhängigen Kosten für Investition, Betrieb (Administration, Service, Ersatzteilbevorratung) und Energie zu finden. Durch eine ausgewogene Kombination aus Variantenreduzierung und Energieeffizienz können sich hohe TCO-Reduzierungen ergeben. Die Antriebssysteme des modernen Hocheffizienz-Portfolios von NORD DRIVESYSTEMS vereinen die Vorteile beider Optimierungsstrategien.
