Technik
„grüne Technologie“ nicht nur ein Marketingversprechen

neue Drehstrom-Verordnung

Wer kennt denn heute noch verbleites Normalbenzin? Diese Frage mag etwas sarkastisch erscheinen, passt aber gut in die Entwicklung der Automatisierung und Schalttechnik: Genauso wenig wie vor 30 Jahren jemand geglaubt hätte, dass diese Kraftstoffart ein Auslaufmodell wird, gibt es vielleicht den einen oder anderen, der den Siegeszug hoch effizienter Antriebe und Schaltgeräte als zu visionär erachtet.

Weit gefehlt: Die ab 2011 in Europa geltende Verordnung für Drehstrom-Asynchronmotoren wird zeigen, dass „grüne“ Technologie nicht nur ein Marketingversprechen ist, sondern von der Technik mit Leben gefüllt wird. Effizienzklasse IE2 muss es sein Um Energie zu sparen und damit die Umwelt zu schonen, dürfen in der Europäischen Union ab 16.06.2011 nur noch Standard-Elektromotoren mit mindestens Effizienzklasse IE2 (bisher EFF1) von den Herstellern in Verkehr gebracht werden.

Das hat weitreichende Konsequenzen, auf die sich Hersteller von Maschinen und Anlagen heute schon konzentrieren sollten. Denn dieser Wandel bezieht sich auf Elektromotoren bis 1.000 V, 50/60 Hz, den Leistungsbereich zwischen 0,75 und 375 kW, und er gilt für alle Bauformen und die Betriebsart S1.

Kurz zum Hintergrund: Seit 6. Juli 2005 ist die europäische Richtlinie 2005/32/EG verabschiedet. Auch als EuP-Richtlinie (Energy Using Products) und als Ökodesign-Richtlinie bekannt, beschreibt sie den Rahmen mit welchen Produkten eine nachhaltige Energieeinsparung erreicht werden soll. In der EU-Verordnung 640/2009 ist der Wirkungsgrad und somit der Stromverbrauch bzw. die Effizienz der Asynchronmotoren in Anlehnung an die Norm IEC60034-30 geregelt.

Sirius Innovationen: auf Zukunft gepolt. Aber nicht nur die Antriebe stehen damit im Rampenlicht eines vernünftigen Umgangs mit Ressourcen, sondern auch im Schaltschrank muss aus Umweltgesichtspunkten weiter „aufgeräumt“ werden. Siemens sorgt mit seinen Innovationen rund um die Niederspannungs-Schalttechnik für eine Steigerung des Effizienzgrads – und damit des Umweltbewusstseins.

Dies gelingt unter anderem durch die Verringerung der Verlustleistung um bis zu zehn Prozent. Energiesparend schalten Neuartige Kontaktwerkstoffe reduzieren zum Beispiel den Übergangswiderstand im Hauptstromkreis. Außerdem sorgen neue Ansteuerelektroniken der Schützspulen dafür, dass keine unnötige Verlustwärme erzeugt wird. Optimierte Bimetallstreifen bei den Schutzgeräten oder alternativ eine elektronische Stromerfassung tragen ebenfalls dazu bei, auch die Niederspannungs-Schalttechnik wie die Antriebs- und Automatisierungstechnik „green“ zu machen.

Bei Siemens hat dieser „Hightech-Ökokurs“ einen Namen, nämlich Sirius Innovationen. Mit der Modernisierung des bewährten Systembaukastens Sirius setzt der Elektrotechnikkonzern in puncto Energieeffizienz, Wettbewerbsfähigkeit und Technologie Zeichen. Bestes Beispiel dafür ist der Kompaktabzweig Sirius 3RA6.

Mit diesen Geräten lassen sich Drehstrom-Normmotoren bis zu einer Leistung von ca. 15 kW im 400-V-Netz präzise und energiesparend schalten. „Grüne Aspekte“ im Fokus Wegen ihres kompakten Aufbaus fügen sich die Geräte sehr harmonisch und Platz sparend in Schaltschränke ein und bieten aufgrund ihrer hohen Funktionsintegration eine Vielzahl entscheidender Vorteile.

Die Kompaktstarter vereinen die Funktionalität von Leistungsschalter, Schütz und elektronischem Überlastrelais in einem Gehäuse, was sie zu einem einbaufertigen Motorabzweig macht. Nur fünf Bautypen bis 32 A sorgen außerdem dafür, dass das Handling einfach und übersichtlich bleibt. Auch das ist ein Ressourcen sparender „grüner Aspekt“, nämlich der effiziente Umgang mit Manpower und Engineeringkapazität.

Kompaktabzweig erkennt Störungen und meldet sie Das Gerät ist sogar in der Lage, eine erfolgte Auslösung differenziert zu betrachten und dem Anwender wichtige Informationen darüber zu geben, ob Überlast oder Kurzschluss der Grund dafür war. Der Datentransfer geschieht über konventionelle Hilfsschalter oder aber per Aktor/Senor-Interface (AS-i) oder IO-Link. So lassen sich Status- bzw. Diagnosemeldungen sehr einfach abrufen und von zentraler Stelle aus bewerten.

Dadurch minimiert sich der Aufwand von Serviceeinsätzen, was grundsätzlich auch für den Fall eines Gerätetauschs gilt. Für die Kompaktabzweige Sirius 3RA6 gibt es ein eigenes Einspeisesystem 3RA68, das sogar mit dem bereits bestehenden Einspeisesystem 3RV19 von Siemens kompatibel ist. Durch Zusammenstecken der Trägermodule entsteht im Handumdrehen ein hauptstromkreisseitig vollständig vorverdrahtetes Einspeisesystem.

Das spart Installationszeit und eliminiert das Risiko von Fehlverdrahtungen. Zudem gibt es eine Schutzleiterschiene (PE-Schiene), so dass die Elektromotoren direkt am Kompaktabzweig Sirius 3RA6 angeschlossen werden können. Der damit verbundene Vorteil ist das Einsparen einer sonst üblichen Koppelebene – also Platzeinsparung und geringerer Installationsaufwand. Abzweige einfach zusammenstecken – fertig.

Diese wenigen Beispiele zeigen, dass auch bei der Niederspannungs-Schalttechnik alles auf Effizienzsteigerung ausgelegt ist. Gleiches gilt selbstverständlich in Bezug auf die „normalen“ Abzweige, die aus einzelnen Schützen aufgebaut sind. Siemens hat mit dem neuen Systembaukasten Sirius Innovationen die Möglichkeiten der Stecktechnik perfektioniert.

Die Schütze Sirius 3RT2 und der Leistungsschalter Sirius 3RV2 lassen sich beispielsweise im Handumdrehen über Verbindungsbausteine zusammenstecken, ohne dass zusätzliche Leitungen notwendig wären. Das reduziert den Verdrahtungsaufwand erheblich und senkt das Risiko von Verdrahtungsfehlern. Ein Klick und fertig Auch Überwachungsrelais und Stromüberwachungsrelais lassen sich mit einem Klick ergänzen – fertig ist ein kompletter Motorabzweig.

Damit lässt sich nicht nur der Motor, sondern auch die Applikation überwachen. Zum Beispiel beobachten die 2- und 3-phasigen Überwachungsrelais den Motor und die angeschlossenen Anlagenteile auf Über- und Unterstrom, Kabelbruch oder Phasenausfall. Die digitale Variante der Überwachungsrelais ist sogar in der Lage, zusätzlich Fehlerstrom und Phasenfolge zu überwachen. All diese Informationen dienen dazu, Störungen möglichst rasch zu erkennen und Serviceeinsätze gezielt durchzuführen.

Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit sowie die Anlagenverfügbarkeit spürbar erhöht – auch das ist ein Aspekt von „Green Automation“. Vermeidet Kontaktfehler Sämtliche Geräte des Sirius-Systembaukastens gibt es nun neben dem üblichen Schraubanschluss auch mit Federzugverdrahtung. Diese schnelle Art der Leitungsverlegung, die sogar auf sonst notwendige Aderendhülsen verzichten kann, ist besonders robust und besitzt eine extrem hohe Kontaktqualität. Vor allem bei Anwendungen, die Vibrationen und Stößen ausgesetzt sind, erweist sich die Federzugtechnik als überaus zuverlässig.

Auch das bei Schraubkontakten obligatorische Nachziehen von Verbindungsstellen entfällt mit Federzugtechnik komplett. Kurzum: Eigenschaften wie schnellere Verdrahtung, keine Kontaktfehler und die hohe Zuverlässigkeit selbst bei widrigen Umgebungsbedingungen sprechen für sich selbst. Funktionsmodule machen Abzweige kommunikativ Das einfache Zusammenstecken einzelner Schaltgeräte zu kompletten Abzweigen gibt es für alle gängigen Schaltvarianten, sei es für Direkt-, Wende- oder Stern-Dreieck-Startung.

Das richtige Schalten der Schütze inklusive der Sicherheit gegen eine mögliche Fehlschaltung übernehmen sogenannte Funktionsmodule, die von vorne auf die Schütze gesteckt werden. Diese Funktionsmodule gibt es in der Variante für die konventionelle Parallelverdrahtung, aber auch mit Anschluss an IO-Link und AS-i.

Auf diese Weise werden Standard-Motorabzweige kommunikationsfähig, was den Trend zu einem effizienten Aufbau von Schalttechnik und Automatisierungssystemen und damit zu Green Automation unterstützt. Antriebslösungen mit Sanftstartern. Diese äußerst pragmatische, Installationsaufwand sowie Platz sparende und fehlerfreie Verschaltung gibt es zusätzlich auch für Antriebslösungen mit Sirius-Halbleiterschützen und -Sanftstartern.

Damit rundet der Systembaukasten „Sirius Innovationen“ das Spektrum moderner Motoranschaltungen ab. Durch die Kombination mit den bereits erwähnten aufsteckbaren Überlastrelais bzw. den Stromüberwachungsrelais entstehen Subsysteme, die die entscheidende Diagnosefunktionalität besitzen. In Verbindung mit der direkten Anbindung an die Steuerungsebene über aufsteckbare IO-Link bzw. AS-i-Funktionsmodule erweisen sich Sirius-Motorabzweige – ganz egal in welcher Zusammensetzung – als besonders servicefreundlich.

Durchdachtes Konzept füllt Green Automation mit Leben Mit der neuen Generation des Sirius-Systembaukastens beweist Siemens, dass die Niederspannungs-Schalttechnik genügend Potenzial für Rationalisierung birgt. Kompaktheit, Funktionsintegration und Kommunikation sind die drei Hauptsäulen auf die sich der Baukasten Sirius Innovationen stützt. Die Flexibilität, durch einfaches Zusammenstecken von Schaltgeräten individuelle, diagnosefähige Abzweiglösungen zu erhalten, vereinfacht die Planung und das Handling in erheblichem Maß.

In Verbindung mit kommunikationsfähigen Funktionsmodulen (IO-Link, AS-i) entstehen Einheiten, die sich einfach in die gesamte Schalt- und Steuerungsarchitektur integrieren lassen. Letztlich führen diese Verbesserungen zu einer spürbaren Vereinfachung von Anlagen, einer Erhöhung der Zuverlässigkeit von Prozessen und schließlich zur Steigerung der Effizienz sowie der Verfügbarkeit – ganz so, wie es von einer Green Automation erwartet wird. Stephan Faber, Business Development Control Components, Siemens Industry

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