Energiespeicherlösung für Entnahmeportal

Lastspitzen runter, Betriebssicherheit rauf

Das schnelle Beschleunigen großer Massen treibt in Portalsystemen den elektrischen Leistungsbedarf der Antriebe in die Höhe; der generatorische Effekt beim Bremsen holt die Energie dann wieder zurück. Ilsemann Automation setzt in seinen Entnahmerobotern auf „Power and Energy Solutions“ von SEW-Eurodrive.

Antriebstechnik von SEW sorgt im XYZ-Portal von Ilsemann für koordinierte Bewegungen. © SEW-Eurodrive

Ilsemann Automation gehört zu den weltweit agierenden Zulieferern für Handlingsysteme in der Spritzgusstechnik. Für die Entnahme der fertigen Plastikbecher aus einer Spritzgussanlage setzt das Unternehmen ein XYZ-Portal mit mehrachskoordinierten Servoantrieben ein. Die Bremer sicherten sich einen Wettbewerbsvorsprung durch die gemeinsam mit SEW-Eurodrive neu konzipierte Energieversorgung. Sie bringt drei wesentliche Vorteile: Betriebssicherheit, Energieeffizienz und die Begrenzung von Spitzenlasten.

Das Entwicklungsziel mündete in einer indirekten Versorgung des Mehrachsverbundes aus einem EMK-Plattenkondensator. Dieser speist den DC-Verbund aller Antriebe durch seinen Speicherpuffer mit der geforderten Verlässlichkeit und gleicht dabei mögliche Netzschwankung bis hin zum Totalausfall sicher aus. Die Kapazität der Einheit ist so bemessen, dass die Handlingeinheit sicher den einmal begonnenen Arbeitszyklus beenden kann, bevor das Portal kontrolliert herunterfährt. Drohende Kollisionen im offenen Spritzgusswerkzeug sind somit ausgeschlossen.

Die Versorgung der Portalantriebe sowie weiterer Achsen im DC-Zwischenkreisverbund übernimmt eine zentrale Einspeisung der Baureihe MDP92A. Links sind die Module der „Power and Energy Solutions“ angeordnet. © SEW-Eurodrive

Speicher wirkt ausgleichend
Der Pufferspeicher in den Handlingeinheiten von Ilsemann nimmt die beim Bremsen freigegebene Energie aus den Motoren auf und stellt sie den Antrieben wieder zur Verfügung, wenn sie beschleunigen. Das Kondensatormodul wirkt damit wie ein kurzfristiger Akku mit Boosterfunktion beim Beschleunigen. Idealerweise arbeitet dieser Aufbau so effektiv, dass keine kinetische Energie über Bremswiderstände abgeführt werden muss. Messungen ergaben, dass über die Zwischenpufferung der Energieverbrauch des Portals halbiert werden konnte. Im Vergleich dazu wären Rückspeiseeinheiten für diese Applikation deutlich schlechter geeignet, weil sie bei Weitem nicht den Wirkungsgrad erreichen.

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Lastmanagement senkt Kosten
Das Einbehalten der Bremsenergie im Kurzzeitspeicher wirkt sich ebenfalls positiv auf die Netznutzungsentgelte beziehungsweise den jährlichen Leistungspreis aus. Diesen müssen Unternehmen an das EVU für die Leistung zahlen, die sie beziehen. Hierbei ist zu beachten, dass außerordentliche Lastspitzen bereits nach wenigen Minuten enorme Kosten nach sich ziehen, weil die Strombezugskosten jährlich abgerechnet werden. Gemessen wird mit einem 15-Minuten-Zeitraum.

Die Motoren im XYZ-Portal – hier der Servomotor für eine Achse des Entnahmesystems – werden gespeist durch Antriebsregler der Baureihe Movidrive. © SEW-Eurodrive

Dazu ein Rechenbeispiel für ein Unternehmen mit eigener Mittelspannungsversorgung: Mehr als 2.500 Stunden jährlichem Leistungsbezug und Kosten von 120 Euro pro Kilowatt. Treiben Lastspitzen den geplanten Leistungsbezug innerhalb des 15-Minuten-Zeitraums um 100 Kilowatt in die Höhe, stehen dahinter Kosten von 12.000 Euro. Die Lastspitzen wirksam zu glätten, hat eine herausragende Bedeutung im Rahmen des Energiemanagements. Begleitet wird dieser Effekt von einer schlanker ausführbaren Versorgungsinstallation, weil die Leistungsspitzen des Ilsemann-Portals aus dem Speicher bedient werden. Die Versorgungsinfrastruktur muss folglich nur noch kontinuierlich nachliefern.

Die Summe an Vorteilen der „Power and Energy Solutions“ von SEW-Eurodrive zahlt sich schnell aus und ist auch preiswürdig im wörtlichen Sinne. Das Land Baden-Württemberg zeichnete 2019 das intelligente Leistungs- und Energiemanagement für industrielle Antriebe der Bruchsaler mit dem Umwelttechnikpreis in der Kategorie Energieeffizienz aus. as

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