Um dieses große Ziel zu fokussieren, hat der deutsche Bundestag im Frühjahr das Gesetz für „Energiedienstleistungen und weitere Energieeffizienzmaßnahmen“ (kurz: EDL-G) verabschiedet. Es verpflichtet Unternehmen des produzierenden Gewerbes sowie Dienstleister und den Handel zur Durchführung von regelmäßigen Energieaudits. An einem effizienteren Umgang mit Energie führt somit kein Weg vorbei.
Gerade ein Industriezweig wie die Lebensmittelindustrie wird durch systematische Analyse der Kostenstruktur und dem Ausschöpfen von Einsparpotenzialen Ihren Beitrag leisten müssen. Die über 56 Milliarden Kilowattstunden Verbrauch pro Jahr in der Lebensmittelindustrie entsprechen rund 5 Prozent des Energieeinsatzes im verarbeitenden Gewerbe. Energie wird in der Lebensmittelindustrie für die unterschiedlichsten Bereiche benötigt. Kostenfresser sind Kühlprozesse (Kühl- und Tiefkühlanlagen), Transport, Abfüllung und Energiefresser in der Produktion. Der Wirkungsgrad, so besagt es eine Studie der Fachzeitschrift „Elektronik“, ist nach den Anschaffungskosten das wichtigste kaufentscheidende Kriterium bei Schaltnetzgeräten. Bei der neuesten Generation dreiphasiger Netzgeräte von Murrelektronik, der Baureihe „Emparro“ konnte ein Wirkungsgrad von annähernd 95 Prozent bei Volllast realisiert werden. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass nur eine Verlustleistung von etwa 25 W in Wärme umgesetzt wird. Im Vergleich zur Vorgängerbaureihe bedeutet dies eine Reduzierung der Verluste um 50 Prozent - damit wurden die Vorgaben der Bundesregierung bei weitem übertroffen. Möglich wurde dies durch den Einsatz einer resonanzgesteuerten Leistungsstufe sowie neuester Halbleitertechnologie. Auch die Leerlaufverluste standen im Fokus der Produktentwicklung. Lag die Leerlaufverlustleistung bisher bei 10,2 W, so konnte bei der neuen Baureihe eine Leerlaufverlustleistung von nur 1,8 W realisiert werden. Dies entspricht einer Optimierung der Verluste von 82 Prozent!
Hohe Effizienz macht es möglich, kühle Netzteile zu entwickeln. Als allgemeine Faustregel gilt: je kühler die Stromversorgung, desto länger die Lebensdauer. Allgemein geht man bei einer Verringerung der Bauteiltemperatur um 10° C von einer Verdopplung der Lebensdauer des Gerätes aus (Arrhenius-Gesetz). Den größten Einfluss auf die Lebensdauer von Stromversorgungen haben Elektrolytkondensatoren, die auf der Primär- und der Sekundärseite der Geräte verwendet werden, sowie eine stabile Ausgangsspannung für den Kunden sicherstellen. Bei der Baureihe Emparro wurden ausnahmslos Komponenten der Premiumklasse verwendet, die eine maximale Lebensdauer sicherstellen. Dies drückt sich in einem beispiellos hohen MTBF-Wert (Mean Time Before Failure) von etwa einer Million Stunden aus.
Gerade in der Lebensmittelindustrie, wo Schaltschränke während des Betriebs aufgrund hoher Luftfeuchtigkeit nicht geöffnet werden dürfen sind zuverlässige Stromversorgungssysteme essentiell, sind sie doch das Herz der gesamten Automatisierung. In einigen Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, beispielsweise in Brauereien, müssten bei Ausfällen erst einmal die Prozesse heruntergefahren werden um für eine moderate Luftfeuchtigkeit zu sorgen – erst anschließend kann der Schaltschrank geöffnet und defekte Komponenten ersetzt werden. Ungeplante Ausfälle sorgen so schnell für Kosten in schmerzhafter Höhe.
Zur zusätzlichen Erhöhung der Systemzuverlässigkeit setzen viele Unternehmen auf Redundanzmodule, mit denen zwei Netzgeräte entkoppelt voneinander betrieben werden können. So kann ein Maschinenstillstand vermieden und die defekte Komponente erst beim nächsten planmäßigen Service ausgetauscht werden. Moderne Redundanzmodule wie „MB Redundancy Balance“ von Murrelektronik signalisieren dem Anlagenbetreiber darüber hinaus die aktuellen Zustände seiner Stromversorgung. Eine aktive Balancing-Funktion sorgt dafür, dass beide angeschlossenen Netzgeräte automatisch jeweils 50 Prozent des benötigten Laststromes liefern. Die symmetrische Auslastung der Netzgeräte macht sich auch noch in zweiter Hinsicht bezahlt: werden die Netzgeräte mit nur 50 Prozent Belastung betrieben, erhöht sich ihre zu erwartende Lebensdauer signifikant. Durch den Einsatz aktiver MOSFET-Technologie für die Redundanzmodule anstatt klassischer Entkopplung per Dioden reduziert sich darüber hinaus die Verlustleistung um bis zu 87 Prozent.
Speziell bei großem Leitungslängen, wie sie bei Anlagen in der Lebensmittelindustrie üblich sind, spielt die Lastkreiskontrolle MICO ihren Vorteil gegenüber klassischer Absicherung mittels Leitungsschutzschaltern oder Glasrohrsicherungen aus: Aufgrund des Schleifenwiderstandes, bestehend aus Leitungswiderstand, dem Innenwiderstand des Netzgerätes sowie die Widerstände der einzelnen Klemmstellen, wie die Klemme an Netzgerät und Verbraucher, unter Umständen an verschiedenen Übergabepunkten sowie nicht zuletzt an Reihenklemmen, wird der tatsächlich maximal fließenden Kurzschlussstrom massiv begrenzt. Ein Leitungsschutzschalter von Typ „C2“ mit einem Nennstrom von 2 A benötigt einen Auslösestrom von bis zu 30 A um auszulösen. Bei den gängigen 0,34 mm² Aktor-/Sensorleitungen kann dieser Strom schon ab vergleichsweise geringen Leitungslängen aufgrund des Schleifenwiderstandes nicht mehr fließen. MICO von Murrelektronik stellt auch bei großen Leitungslängen ein zuverlässiges und gezieltes Auslösen von Kurzschlüssen und Überlasten sicher. Ein weiterer Vorteil ist, dass speziell bei flüchtigen Kurzschlüssen, wie sie in Schleppketten beispielsweise in Molkereien vorkommen, MICO auch Kurzschlüsse im Millisekundenbereich erkennt und den betroffenen Strompfad gezielt abschaltet.
Damit ist eine systematische Fehlersuche möglich, die kürzeste Stillstandszeiten garantiert. Da der Abschaltmechanismus von MICO per Halbleiter auf elektronische Art und Weise realisiert ist, kann auch hier eine deutliche Effizienzsteigerung im Vergleich zur klassischen Absicherung nachgewiesen werden. Die Verlustleistung je Überwachungskanal von MICO ist, je nach Variante, um bis zu zwei Watt niedriger als beim Leitungsschalter – dies entspricht einer Einsparung von bis zu 93 Prozent.
Zur Sicherstellung einer gleichbleibend hohen Anlagenverfügbarkeit eignen sich 24VDC Puffermodule auf Kondensatorbasis. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass die Geräte über den gesamten Lebenszyklus hinweg wartungsfrei sind. Murrelektronik bietet perfekt zugeschnittene Systeme, die bei 24VDC Lastströme im Bereich von drei Ampere bis hin zu Hochlastvarianten bis 40A puffern. Diese Geräte sind dafür ausgelegt, einerseits kurze Netzaussetzer im Millisekundenbereich zu überbrücken, andererseits, bei längeren Netzausfällen genug Zeit zu überbrücken um einen geordneten Shut-Down-Prozess der Anwendung einzuleiten und damit den regulärer Wiederanlauf der Prozesse zu ermöglichen. Durch die Kombination der geeigneten Komponenten und die Abstimmung der Stromversorgung können also auch heute schon Einsparungsziele der Zukunft umgesetzt werden, und dies mit Sicherheit nicht nur in der Lebensmittelindustrie.
