Lenze
Neuartiges Rückspeisekonzept für Bremsenergie
Lenze präsentiert auf der Hannover Messe den Prototypen eines neuartigen Konzepts für die Rückspeisung von Bremsenergie ins Netz. Erste Bemusterungen sind für die zweite Jahreshälfte 2015 geplant.
»Die konventionelle Technik erfordert spezielle Ein-Rückspeisemodule, etwa Active Frontends mit aufwändigen Netzfiltern, und baut daher vergleichsweise groß«, erläutert Prof. Holger Borcherding, fachlicher Leiter des Bereichs Innovation von Lenze. »Deshalb hat sich der Einsatz bisher auf wenige Anwendungen beschränkt, bei denen im Bremsbetrieb ausreichend große Energiemengen genutzt werden können - also größere Hubanwendungen oder Regalbediengeräte. Ein Großteil der Anwendungen mit Bremsenergie war nicht erreichbar, weil die Amortisierungszeiten einfach zu lang waren.«
Das neue Energie-Rückspeisekonzept ermöglicht es, sowohl die Baugröße als auch die Herstellungskosten massiv zu reduzieren. Zudem vereinfacht es die Handhabung: »Die neuen Rückspeisemodule werden mit wenigen Leitungen mit dem Netz und dem Umrichter-Zwischenkreis verbunden - mehr ist nicht nötig, um die Bremsenergie zu nutzen«, führt Borcherding aus. »Hinzu kommt, dass der Frequenzumrichter unverändert bleibt, so dass keine speziellen Varianten für den Rückspeisebetrieb erforderlich sind. Und im motorischen Betrieb bleibt der Wirkungsgrad des Umrichters unverändert hoch. Es entstehen keine zusätzlichen Verluste in Vorschaltdrosseln oder durch Schaltverluste in Active Frontends, die aus dem Schaltschrank gebracht werden müssen.«
Durch die Trennung von Einspeise- und Rückspeisepfad lassen sich beide Zweige separat auslegen, was eine exakte Dimensionierung je nach Bedarf der Anlage ermöglicht. Als Herzstück der neuen Rückspeiseeinheiten dienen schnell schaltende Halbleiter aus Siliziumcarbid (SiC). Weil diese Bauteile dank des verwendeten High-Tech-Werkstoffs hohe Schaltfrequenzen ermöglichen, sind die Geräte laut Lenze nur halb so groß und schwer wie der aktuelle Stand der Technik. Dank ihres hohen Wirkungsgrads sollen sich die Rückspeisemodule verglichen mit Block-kommutierten Lösungen in der Hälfte der Zeit amortisieren. Ziel ist, je nach Energieverbrauch der Maschine eine Amortisationszeit von unter zwei Jahren zu erreichen.
Das neue Rückspeiseverfahren hat Lenze so konzipiert, dass die Geräte ohne Parametrierung oder Kommunikationsschnittstelle zum Einsatz kommen können. Die Installation erfolgt am Zwischenkreis des Umrichters oder, falls kein solcher vorhanden ist, am Brems-Chopper-Anschluss. In bestehenden Anlagen lässt sich die neue Technik also problemlos integrieren. Durch Parallelschaltung ist das System in seiner Leistung skalierbar, und zwar von 2 bis 48 kW.
Die Neuentwicklung ist in zwei Forschungsprojekten gemeinsam mit der Hochschule Ostwestfalen-Lippe entstanden und wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Sie zielt darauf ab, genau die Bremsenergie in Mehrachsanwendungen wie etwa Regalbediengeräten effektiv zurückzuspeisen, die nach mechanischer Optimierung, bedarfsgerechter Antriebsauslegung und Energieaustausch im DC-Verbund noch übrig bleibt. Ein weiteres Einsatzgebiet sind horizontal arbeitende Einzelachsen, bei denen die bisher gebräuchlichen Rückspeiseeinheiten wegen der geringen Bremsenergie nicht wirtschaftlich waren. Hierzu zählen unter anderem Antriebe in der horizontalen Fördertechnik.
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