A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

Umsetzung der DIN EN 50598 in der Praxis

Auf der Podiumsdiskussion „Umsetzung der EN 50598 in das Antriebssystem von heute“ sprechen Frank Nolte, Rune Friis-Knutzen, Dr. Manfred Oesterle, Dr. Peter Zwanziger, Roman Mackert, Yasar Yüce und Michael Burghardt (v. l. n. r.) unter anderem darüber, wie sich der System- vom Produktansatz unterscheidet und welche Bedeutung die Referenzwerte haben

Auf der Podiumsdiskussion „Umsetzung der EN 50598 in das Antriebssystem von heute“ sprechen Frank Nolte, Rune Friis-Knutzen, Dr. Manfred Oesterle, Dr. Peter Zwanziger, Roman Mackert, Yasar Yüce und Michael Burghardt (v. l. n. r.) unter anderem darüber, wie sich der System- vom Produktansatz unterscheidet und welche Bedeutung die Referenzwerte haben

Rune Friis-Knutzen von Lenze: „Eine einfache Effizienzklassifizierung, welche die realen Betriebsbedingungen widerspiegelt, ist ein deutliche Verbesserung“

Rune Friis-Knutzen von Lenze: „Eine einfache Effizienzklassifizierung, welche die realen Betriebsbedingungen widerspiegelt, ist ein deutliche Verbesserung“

Yasar Yüce von Bauer Gear Motor und Michael Burghardt von Danfoss VLT

Yasar Yüce von Bauer Gear Motor und Michael Burghardt von Danfoss VLT

Roman Mackert von SEW-Eurodrive: „Die DIN EN 50598 ist ein wichtiger Schritt in die richtige ­Richtung: weg von der Betrachtung einzelner ­Komponenten hin zu einer energetischen ­Optimierung des Gesamtsystems“

Roman Mackert von SEW-Eurodrive: „Die DIN EN 50598 ist ein wichtiger Schritt in die richtige ­Richtung: weg von der Betrachtung einzelner ­Komponenten hin zu einer energetischen ­Optimierung des Gesamtsystems“

Dr. Manfred Oesterle von der KSB Aktiengesellschaft und Dr. Peter Zwanziger von Siemens: „Systemeffizienz ist mehr als nur ein Wirkungsgrad“

Dr. Manfred Oesterle von der KSB Aktiengesellschaft und Dr. Peter Zwanziger von Siemens: „Systemeffizienz ist mehr als nur ein Wirkungsgrad“

Mit der Veröffentlichung der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) hat der Systemansatz in Bezug auf die Energieeffizienz Einzug in die Antriebsbranche gehalten. Bei der mittlerweile auf drei Teile erweiterten Norm werden nicht mehr nur die einzelnen Komponenten eines Antriebssystems betrachtet, sondern das System als Ganzes. Auf einer Podiumsdiskussion erörterten Experten von Bauer Gear Motor, Danfoss, KSB, Lenze, SEW-Eurodrive sowie Siemens, welche Auswirkungen das für die Anwender hat und wie die Umsetzung der Norm in der Praxis erfolgt.

Mit der europäischen Normenreihe DIN EN 50598 (VDE 0160-201), die seit Ende 2014 in Kraft ist, hat die europäische Gesetzgebung den Fokus bei der Energieeffizienz von einzelnen Antriebskomponenten auf ganze Antriebssysteme verlagert. Für Dr. Manfred Oesterle, ­Senior Vice President Automation & Systeme der KSB Aktiengesellschaft in Frankenthal, ist die Norm sogar ein Aufbruch in eine neue Dimension: „In der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) werden der Motor sowie der Frequenzumrichter an acht Betriebspunkten beschrieben und nicht nur am Nennpunkt. Sie berücksichtigt somit erstmals, dass ein Antriebssystem nicht nur bei Nenndrehzahl betrieben wird.“
Demgegenüber ist die geltende Energieeffizienznorm IEC 60034-30 mit der Betrachtung der Wirkungsgrade im Nachteil, da diese nicht in den einzelnen Betriebspunkten erfasst werden können. Die Verluste eines Motors und Umrichters lassen sich in diesen Punkten jedoch sinnvoll darstellen. Aus deren Untersuchung kann dann wiederum eine Gesamtbetrachtung über die Verlustarmut oder die ­Effizienz des Gesamtsystems gemacht werden.
Rune Friis-Knutzen, Head of Strategic Product-/Market Development der Lenze Drives GmbH in Hameln, ist ebenfalls von der Sinnhaftigkeit des neuen Ansatzes überzeugt: „Insbesondere der Punkt, dass nicht mehr wie bei der IE-Klassifizierung nur der Nennpunkt betrachtet wird, an dem niemand eine Anlage fährt, trägt wesentlich zur Verbesserung der Beurteilung hinsichtlich der Effizienz des Systems bei. So kann jeder sehen, ob seine Anlage effizient ist, und hat nicht mehr nur ein Label auf dem Motor für einen Punkt, der in der Praxis nicht relevant ist.“
Roman Mackert, Marktmanager Service/Dienstleistungen/Energieeffizienz bei der SEW-Eurodrive GmbH & Co KG in Bruchsal, fügte dem hinzu: „Die DIN EN 50598 (VDE 0160-201) ist eine optimale Basis, um sowohl den Anlagenbauer als auch den Endanwender und Betreiber ­einer Anlage im Hinblick auf Energieeffizienz zu unterstützen.“

Bekanntheitsgrad steigern
Eine Befragung des Publikums unterstrich den Eindruck des Moderators, dass die DIN EN 50598 (VDE 0160-201) bisher am Markt noch relativ unbekannt ist. Dies konnte auch Michael Burghardt, Direktor Produktmanagement Zentral- und Osteuropa bei der Danfoss GmbH – VLT Antriebstechnik in Offenbach/M., bestätigen: „Konkrete Anfragen von Kunden bezüglich bestimmter Wirkungsgradklassen sind bisher noch die Ausnahme. Auch das Zusammenspiel der bekannten IE-Klassen mit der IES-Klassifizierung von Motor und Umrichter ist eher unbekannt. In der Regel ­machen wir die Kunden auf die Möglichkeiten der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) aufmerksam, wie eine erste grobe Abschätzung der Energieeffizienz und ein anschließendes detaillierteres Engineering unter Zuhilfenahme der Teillastpunkte.“
Ähnliches konnte Yasar Yüce, Produktmanager bei der Bauer Gear Motor GmbH in Esslingen, berichten: „Wir haben sehr wenig Nachfragen seitens der Kunden bezüglich der IES-Klassen. Bezüglich der Chancen, die die neue Norm für Anwender bietet, ist noch sehr viel Aufklärungsarbeit zu leisten.“
Ob der Anwender vielleicht verunsichert sei, dass er sich zunächst mit den viel propagierten IE- und jetzt mit für ihn neuen IES-Klassen auseinandersetzen müsse, wollte der ­Moderator von Dr. Peter Zwanziger, Leiter der Abteilung Verbandspolitik und Normung bei der Siemens AG in Nürnberg wissen. Dieser hob hervor: „Wir verwenden die Norm in unserem Haus bereits in der Analyse und im Gespräch mit den Kunden, um die Systemeffizienz zu ermitteln und darzustellen. Sich zurückzulehnen und zu warten, bis jemand kommt, der um Hilfe beim Lesen und Umsetzen der Norm bittet, ist sicher der falsche Ansatz.“
Auf die Frage, ob die Umsetzung der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) – zumal die Norm nicht verpflichtend sei – mehr Aufwand für Anwender bedeute und sie sich vielleicht deshalb zurückhalten würden, antwortete R. Friis-Knutzen: „Natürlich muss sich der Anwender mit der Norm und der Thematik generell auseinandersetzen. Allerdings erleichtern die Spielregeln das Erstellen einer Energiebilanz für Maschinen. Ich finde es sehr positiv, dass Antriebshersteller und Kunde gemeinsam die effizienteste Lösung finden können.“
M. Burghardt wollte den Eindruck, die Norm würde mehr Komplikationen als Nutzen bringen, gar nicht erst aufkommen lassen: „Anwender haben vielleicht etwas mehr Aufwand bei der Berechnung, da im schlimmsten Fall zwei Verlustwerte zu addieren sind, aber die Vorteile machen das deutlich wett. Zudem gibt es verschiedene Tools, u. a. vom ZVEI, die dem Anwender die energetische Berechnung vereinfachen.“
Um die erforderlichen Daten zu bekommen, forderte ­Dr. M. Oesterle das Publikum auf, sich an die Hersteller zu wenden: „Sie müssen sich die verschiedenen Werte gar nicht selber besorgen. Die Anbieter von Motoren und Frequenzumrichtern müssen Ihnen die Verlustwerte an den acht festgelegten Betriebspunkten zur Verfügung stellen.“

Mehr als Motor und Umrichter
Da zu einem Antriebssystem noch mehr gehört als nur der Motor und der Umrichter, wollte der Moderator wissen, welche Komponenten denn außerdem in der Norm betrachtet würden. M. Burghardt führte aus: „Die IES-Klasse bezieht sich auf das sogenannte PDS – Power Drive System –, das umfasst lediglich den Umrichter, den Motor und vielleicht noch das zugehörige Kabel.“ Auf die Frage, wie es denn zum Beispiel mit Sanftanlassern aussähe, bemerkte Dr. P. Zwanziger: „Selbstverständlich wurden auch drehzahlkonstante Antriebe in der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) berücksichtigt. Ein solcher Motor, durch Sanftanlasser gespeist, wird zwar nicht in acht Punkten, sondern lediglich an zweien beschrieben, ist aber inbegriffen. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die IES-Klassifizierung, da sich an den Verlusten kaum etwas ändert, wenn man einen Sanftanlasser vor einen Motor schaltet. Hier zeigt sich ein Vorteil der groben Klassifizierung, ist sie doch der Einstieg in die Diskussion über Teillastpunkte und darüber, ob und wann die maximale Effizienz erreicht wird.“
Das sah M. Oesterle eher skeptisch: „Durch die Ableitung der IES-Klasse aus einer Nennpunkt-Betrachtung wird das Konzept schon extrem vereinfacht. Schade, dass trotz des vielen Gehirnschmalzes, der in die Norm gesteckt wurde, keine feinere Klassifizierung möglich war.“ Direkt angesprochen, meinte dazu Dr. P. Zwanziger: „Wenn ein Anwender darüber nachdenkt, was eine IES-Klassifizierung bringt, hat er schon die erste Stufe zur Systemanalyse genommen. Im übernächsten Schritt wird er dann feststellen, dass er die Klassifizierung eigentlich gar nicht braucht, sondern über seine Anwendung und darüber, wo er Energie effizienter einsetzen kann, nachdenken muss.“
Für R. Mackert ergänzen sich IEC 60034-30 und DIN EN 50598 (VDE 0160-201) gut: „Im Rahmen der Energieberatung, die wir für unsere Kunden durchführen, dienen die IE-Klassen nach IEC 60034-30 in der Regel als Türöffner, um den Anlagenbetreiber für das Thema Energieeisparungen zu sensiblisieren. Sofern der Kunde, ob Anlagenbauer oder Endanwender, detaillierte Informationen hinsichtlich der Energieeffizienz seiner Anlage wünscht, muss er basierend auf den zuvor genannten acht Betriebspunkten die Verlustleistung seines kompletten Antriebssystems betrachten, daran geht kein Weg vorbei. Dies bietet sich beispielsweise in der Fördertechnik an, wo viele Anlagen bei 40 % bis 60 % Auslastung laufen.“
Auch nach Ansicht von Y. Yüce werden beide Klassifizierungen, sowohl IE als auch IES, gebraucht: „Mit dem netzbetriebenen Motor und dem drehzahlgeregelten Antrieb haben wir ja auch zwei verschiedene Anwendungen. Wer einen netzbetriebenen Motor permanent mit 30 % bis 40 % Auslastung betreibt, hat den Motor falsch ausgewählt und das Antriebssystem falsch ausgelegt. Man muss halt wissen, worauf es bei der Anwendung ankommt und wie man Energie einsparen kann. Dafür werden beide Klassifizierungen gebraucht.“

Bleiben Getriebe außen vor?
Zu diesem Thema kam die Anmerkung aus dem Publikum, dass immer über Antriebssysteme geredet wird, die aus ­einem Motor und einem Umrichter bestehen. Ob denn nicht auch ein Getriebe dazugehöre oder ein Antriebssystem ohne Umrichter gar nicht mehr betrachtet würde?
Dazu meinte jedoch Dr. P. Zwanziger: „Ein Antriebssystem ohne Umrichter wäre ein Motor, der direkt ans Netz geschaltet ist, auch diesen Sonderfall lässt die Norm zu.“
Dr. M. Oesterle ergänzte: „Temperatur- und Drehzahlverläufe eines etwaig angedockten Getriebes werden in der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) betrachtet. Anwender sind jetzt aufgefordert, so wie es die Pumpenindustrie beispielhaft vorgemacht hat, ihr Modell für ihre Antriebseinrichtung zur Verfügung zu stellen. Dann ist eine vollständige Beschreibung mit Arbeitspunkten im Drehzahl-Kennlinienfeld möglich. Mit der dann vorliegenden vollständigen Beschreibung ist sowohl dem Hersteller als auch dem Anwender gedient.“

Weg vom Komponentendenken
Das Podium war sich dahin gehend einig, dass zu hoffen sei, dass die DIN EN 50598 (VDE 0160-201) einen Beitrag dazu leiste, vom Komponentendenken weg zu kommen und den Gewinn in der Effizienz-Steigerung eines Produktionsbetriebs zu sehen. Schließlich ist der Umstieg von ­einem Motor auf den mit der nächsthöheren IE-Klasse nicht ­immer Sinn führend. Als Beispiel führte Dr. P. Zwanziger eine Lüftungsanlage an, bei der ein Kunde einen IE0-Motor durch einen IE2-Motor ersetzt hat, weil ihm gesagt wurde, dass er damit mehrere Prozent Energie sparen würde: „Jedoch war der Energiebedarf nach dem Umrüsten größer, weil der IE2-Motor einen kleineren Schlupf hatte und der Lüfter-Ventilator sich schneller gedreht hat. Mit einer drehzahlveränderbaren Regelung des IE0-Motors hätte er den Mitarbeitern Zugluft erspart und außerdem 30 % bis 40 % Energie gespart. Das zeigt, dass es sinnvoller ist, Gewerke einem Energie-Spar-Plan zu unterwerfen, als auf der Komponenten-Ebene eine gesetzliche Regelung durchsetzen zu wollen, die möglicherweise in die falsche Richtung geht.“
R. Friis-Knutzen sieht das ähnlich: „Es bringt nichts, sich rein nach den IE-Klassen zu richten. Vor allem bei Applikationen, die nicht im Nennpunkt betrieben werden, wie bei Rollen- oder Bandförderern.“
Wobei die IE-Klassen ihre Berechtigung haben, betonte M. Burghardt: „Sie liefern eine erste grobe Orientierung in Bezug auf die Energieeffizienz. Eine noch feinere Staffelung macht aber keinen Sinn. Wir reden bei Frequenzumrichtern der Klasse IE2 von Wirkungsgraden bis 98 %. Der letzte Rest fällt schon fast in den Bereich der Fehlertoleranz und ist messtechnisch kaum noch zu erfassen.“

Asynchronmotor als Referenz
Für die DIN EN 50598 (VDE 0160-201) ist der vierpolige 50-Hz-IE2-Asynchronmotor das Referenzobjekt und wird als Basis für die höchste Systemeffizienz-Klasse IES2 herangezogen. Auf die Frage wie sinnvoll diese Wahl bei der Vielfalt an Motortechnologien sei antwortete R. Mackert: „Generell ist es gut, einen Standard bzw. eine einheitliche „Meßlatte“ zu haben, um alle Antriebe miteinander vergleichen zu können. Allerdings ist die IE2-Referenz für die Erreichung der IES2-Klasse zu grob gehalten, sodass die technischen Mehrwerte, die höherwertige Motoren erzielen, untergehen. Beispielsweise vergleicht man etwa Äpfel mit Birnen, wenn man einen IE2-Asynchronmotor mit einem permanentmagneterregten IE4-Synchronmotor vergleicht, beide Technologien jedoch zur höchsten Systemeffizienz-Klasse IES2 führen. “
M. Burghardt meinte dazu: „Irgendeine Referenz muss man aber haben. Die jetzt vorgesehene Referenz ist zwar relativ schlecht, aber ich bin ja nicht gezwungen, diesen Referenzmotor zu nehmen. Wir als Umrichter-Hersteller können jeden Motor hernehmen und eine sichere Aussage zum Wirkungsgrad des Motors im Zusammenspiel mit ­unserem Umrichter treffen. Zudem hätte man sozusagen das Problem, dass man immer „der Karotte hinterherlaufen würde“, wenn man einen besseren Motor als Referenz genommen hätte.“
Nach seiner Zufriedenheit mit dem Asynchron-Motor als Referenz gefragt, führte Dr. M. Oesterle aus: „Bei aller Kritik an der Norm: Wir versuchen eine immer komplexer und komplizierter werdende Antriebswelt – in der Asynchron- und Permanentmagnet-Motor nur zwei Beispiele für die vorhandene Bandbreite sind – zu vereinfachen und einfach abzubilden. Vielleicht ist dies nicht ganz perfekt gelungen, aber es ist ein Schritt in die richtige Richtung!“ Y. Yüce war der gleichen Meinung: „Dass die Asynchron-Maschine als Referenz genommen wurde, ist für manchen Anbieter vielleicht schade, aber es ist der richtige Ansatz. Sie ist marktgängig und damit die geeignete Absprungplattform. Bei
allen Defiziten, die wir in Kauf nehmen: Für uns ist es hervorragend, dass wir mit der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) in Verbindung mit analogen Verlustwerten an Betriebspunkten der Hydraulik jetzt eine Gesamtklassifikation machen können, die hieb- und stichfest ist. Ich kann sie physikalisch begründen, mathematisch herleiten und auf dem Prüfstand nachmessen.“
Auch Dr. P. Zwanziger meinte: „Als „Arbeitspferd im ­Industriemarkt“ wird der Asynchronmotor auch über das Jahr 2020 hinaus die erste Wahl bleiben. Die Referenz ist ja gerade ein Vergleichspunkt und das Setzen eines Ursprungs- oder Nullpunktes, der konstant bleiben muss. Wenn ich einen moderneren, leistungsfähigeren Motor mit dieser ­Referenz vergleiche, bekomme ich eben einen Vergleichswert – der Vergleich selbst bleibt fair. Und genau das ist der Grundgedanke der Norm.“

Internationalisierung in vollem Gang
Da eine Initiative nur erfolgreich sein kann, wenn sie ­international ausgerichtet ist, wollte der Moderator abschließend wissen, wie es um die globale Umsetzung der DIN EN 50598 (VDE 0160-201) bestellt ist. Hier wusste Dr. P. Zwanziger zu berichten, dass die internationale Fassung nahezu abgeschlossen ist: „Wir rechnen mit der Veröffentlichung der IEC 61800-9 für Mitte 2016. Sie wird das gleiche Regelwerk wie unsere DIN EN 50598 (VDE 0160-201) enthalten. Vor allem aus den USA haben wir bereits großen Zuspruch erhalten, da die dortigen Hersteller unter Druck seitens des Department of Energy stehen, einheitliche Kriterien zur energetischen Bewertung von Antriebssystemen zu entwickeln.“ (no)