Juiste afstemming aandrijflijn
resulteert in serieuze energiebesparing
Om energieverbruik te verminderen en de daarbij horende emissies te verlagen wordt door ELSTO DRIVES & CONTROLS goed gekeken naar de combinatie motorbesturing, aandrijfmotor en reductor. Een juiste afstemming van deze componenten op elkaar is daarbij essentieel. Ook als er al een energiezuinige IE3 of IE4 motor wordt gebruikt zijn serieuze besparingen te realiseren. In een aansprekend voorbeeld met een tray- en palletlift in een verpakkingslijn laat het bedrijf de besparingsmogelijkheden zien.
De elektromotor viert dit jaar zijn 200-jarig ‘jubileum’, reden genoeg om er als allround aandrijfhuis, in het kader van dit bijzondere themanummer, even bij stil te staan. In het begin waren het vooral bijzondere en vaak eigenzinnige pioniers die zich bezighielden met de ontwikkeling van elektromotoren. Tegenwoordig zijn het met name economische, ecologische of geopolitieke eisen en omstandigheden die het ontwikkelingspad bepalen.
Bij ketenefficiency gaat het over de gehele aandrijflijn inclusief motoren, reductoren, aangedreven product en de regelelektronica
Nieuwe constructieprincipes
Nieuwe constructieprincipes zoals Permanente Ferriet Magneten, Amorfe metaalkern of synchrone reluctantie-motoren (SynRM) zorgen voor nieuwe mogelijkheden. De SynRM is de meest recente aandrijving die is opgenomen in het ELSTO-programma. Hoogwaardige materialen en slimmere productiemethoden maken steeds zuinigere motoren mogelijk. Om de huidige generatie motoren nog zuiniger te maken zullen de inspanningen en kosten alsmaar toenemen.
Voor een AGV ontwikkelde ELSTO een zeer platte en efficiënte pancake-motor met integrale planetaire reductorBij motoren is inmiddels het echt laag hangend fruit wel geplukt, maar in de rest van de aandrijfketen zijn met minimale initiële kosten mooie besparingen te bereiken. Denk bijvoorbeeld aan wormkasten met minder dan 30 procent rendement of energievretende uitlijnproblemen. Dit besef klinkt inmiddels ook door in de van toepassing zijnde richtlijnen en normen. Zo moeten de meeste frequentieregelaars vanaf 1 juli 2021 voor het eerst aan efficiëntieklasse IE2 voldoen.
Ketenefficiency
Kernbegrip hierbij is de ‘ketenefficiency’ van het ‘uitgebreid product’. Vandaag kunnen er al stappen worden gezet om het energieverbruik van machines en installaties significant terug te dringen. Uiteraard in OEM toepassingen, maar ook bij bestaande machines en installaties. Regelaars, motoren en tandwielkasten kunnen (op papier) nominaal de beste prestaties leveren, maar zijn niet perse de best presterende samenstelling voor een specifiek gebruik.
Links het meetpunt bij IE klasse bepaling, rechts de meetpunten in hetreferentiemodel
Het is belangrijk om bij de selectie uit te gaan van de meest voorkomende toerental/belasting-combinaties onder operationele omstandigheden. Perfect hulpmiddel hierbij is de 8-punts-efficiency-meting van motoren en regelaars. Deze laat zien wat het rendement bij verschillende toerentallen en belastingen is.
De nominale IE klasse wordt slechts op één meetpunt bepaald. Het kan praktisch gezien verleidelijk zijn om het ontwerp naar dit punt toe te optimaliseren. Daarom werden bij het bepalen van de referentiemotoren en referentieregelingen acht meetpunten gedefinieerd verdeeld over een aantal toerental/vermogen-combinaties. De illustratie laat het verschil tussen beide invalshoeken duidelijk zien.
IES en EEI klassen
Op basis van de efficiëntie van het te beoordelen systeem ten opzichte van het referentiesysteem wordt de IES klasse bepaald. De IES klasse op haar beurt wordt ook weer gebruikt om de, van koelkasten en auto’s bekende, gewogen EEI energieklasse te berekenen. Maar als een klant een elektromotor wil kopen zal een goede verkoper van aandrijvingen beslist vragen: ‘Wat gaat u er mee doen?’.
Verbruik ten opzichte van het referentiesysteem
Aanduiding energieklasse
Het optimaliseren van aandrijvingen voor OEM’ers of de reparatie en re-fit markt lijken sterk op elkaar, maar in de praktijk zijn er duidelijke verschillen tussen beide markten. Daarom heeft ELSTO ervoor gekozen om de activiteiten te verdelen over twee werkmaatschappijen.
Besturings- en aandrijfoplossingen
ELSTO Drives & Controls is vooral actief in de OEM markt en creëert in samenwerking met haar klanten besturings- en aandrijfoplossingen voor nieuwe en bestaande toepassingen. De naam Drives & Controls geeft al aan dat het hier om meer gaat dan motoren en tandwielkasten. Ook het op maat aansturen van het geheel is een integraal onderdeel van de activiteiten. Vanzelfsprekend wordt er nadrukkelijk gekeken naar de efficiëntie van de keten, om de perfecte combinatie te realiseren.
In het recente verleden ontwikkelde ELSTO ook enkele speciale elektromotoren voor specifieke klanttoepassingen, zoals een zeer compacte watergekoelde motor. Voor in een AGV (Automated Guided Vehicle) werd een zeer platte en efficiënte pancake-motor met integrale planetaire reductor ontwikkeld. Bij deze laatste motor heeft ELSTO Drives & Controls ook voor de assemblage en eindtest van deze aandrijfeenheid gezorgd.
Onderhoud en refit
ELSTO Services richt zich op de onderhouds- en refitmarkt. Bestaande of oudere machines en installaties worden wat betreft energie-efficiency en functionaliteit klaargemaakt voor de toekomst. Door te revitaliseren in plaats van vervangen valt de absolute investering lager uit, terwijl de energiebesparing niet onder doet aan nieuw. Voor het deel van de machine of installatie dat na een inspectie of revisie behouden blijft valt de milieuwinst zelfs hoger uit.
Besparingsvoorbeeld
In een doorgerekende verpakkingslijn zijn een traylift en een palletlift opgenomen, beiden pneumatisch aangedreven. Een niet erg efficiënte compressor in combinatie met luchtlekkage in het systeem zorgen voor een constante energievraag, zelfs als de installatie stil staat. Door beide liften te voorzien van een kettingkegeltandwielaandrijving is het stroomverbruik aanzienlijk te reduceren. Gebruikte wormwielkasten zijn te vervangen door kegeltandwielkasten voorzien van motoren met een opgebouwde regelaar. Op jaarbasis kan het stroomverbruik van de hele installatie worden teruggebracht van 120.625 kWh naar 9.677 kWh.
De componentkosten van deze energiezuinige oplossing liggen zelfs lager dan die van de minder efficiënte oplossing. Door de hogere rendementen van de kegeltandwielkasten kan een kleinere betaalbare motor en regelaar worden toegepast. Voor OEM toepassingen een zogenaamde ‘no brainer’, maar ook voor een refit een overtuigende optie met een zeer korte terugverdientijd. Al met al kunnen we zeggen dat met een goede afstemming van de componenten er serieuze besparingen zijn te realiseren bovenop de energiebesparende voordelen die een IE3 of IE4 motor biedt.
Een overzicht van de verpakkingslijn met in groen de energiebesparing in procenten bij het optimaliseren van de reductor/motor-combinaties