Etwa die Hälfte des Energieverbrauchs in Deutschland entfällt auf Industrie-Unternehmen. Im Jahr 2009 waren das etwa 250 Milliarden kWh aus – eine ordentliche Menge. Damit wird deutlich, dass Energiekosten zu einem wesentlichen Wirtschaftsfaktor geworden sind. Es muss also längst heißen: „It’s the energy, stupid.“ Nur Unternehmen, die ihren Energieverbrauch im Griff haben, können auf Dauer im Wettbewerb bestehen. Das hat der Lüfterspezialist ebm-papst St. Georgen schon vor Jahren erkannt und nicht nur seine Produkte, sondern die gesamte Unternehmensphilosphie darauf ausgerichtet: GreenTech steht dabei allerdings für weit mehr als nur effiziente Lüfter und Ventilatoren.
* ebm-papst
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Neben der Maxime, dass jedes neue Produkt ökologisch und ökonomisch besser sein muss als das Vorgängermodell, stehen auch die eigenen Produktionsprozesse auf dem Prüfstand. Im Bezug auf die eigenen Produkte bedeutet GreenTech aber vor allem: Den Energieverbrauch senken. Der Wirkungsgrad der Lüfter und Ventilatoren wird permanent verbessert, um so für die Kunden ein großes Einsparpotential beim Energieverbrauch zu schaffen. Der vielleicht wichtigste Schritt auf diesem Weg war dabei der Umstieg von der herkömmlichen AC- zur EC-Technologie, dem umrichtergespeisten Betrieb von permanenterregten Synchronmotoren am normalen Wechselstromnetz. Diese Technologie bietet aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten einen deutlich besseren Wirkungsgrad. F
ür den Anwender bedeutet das, die installierte Anschlussleistung geht zurück und damit der Energieverbrauch. Nur wenn man sich die Anzahl von Ventilatoren in den unterschiedlichsten industriellen Anwendungen vor Augen führt, kann man sich vorstellen, dass so jährlich einige MWh Energie eingespart werden können. Neben dem von Hause aus geringen Energieverbrauch bietet die EC-Technologie aber weitere Vorteile. So sind die Motoren und Ventilatoren steuerbar, regelbar und damit in der Lage, flexibel auf tatsächlich gegebene Leistungsanforderungen zu reagieren. Und das macht eine Menge aus, denn nichts ist sparsamer als ein Gerät, das sich beispielsweise abschaltet, wenn es nicht gebraucht wird. Durch den Einsatz der Elektronik wird auch die bürstenlose Kommutierung möglich. „Durch sie arbeiten unsere EC-Motoren und -Ventilatoren vollkommen verschleißfrei, deutlich leiser, lassen nicht in ihrer Leistung nach und leben zudem erheblich länger“, erklärt Thomas Brodbek, Leiter Marketing und Vertrieb Lüfter ebm-papst St. Georgen „Während unsere Kunden also Tag für Tag die Summe ihrer Stromrechnung verkleinern, können sie gleichzeitig die Wartungsintervalle verlängern und so noch einmal zusätzlich die Kosten für Material und Arbeitsstunden reduzieren.“
Ziel des Übergangs zur neuen energiesparenden Technologie ist es, den Anwendern baugleiche Lüfter zur Verfügung zu stellen, die einen einfachen Austausch ermöglichen. In der Konsequenz führt das dazu, dass die gesamte Elektronik (Umrichter und BLDC-Kommutierung) im Lüfter untergebracht ist. Ein hoher Anspruch an die Miniaturisierung. Auch das Motorwärmemanagement ist optimal ausgelegt, Lufteinlässe im Rotor gewährleisten eine perfekte Entwärmung des Motors. Der Stator ist komplett mit einem Hochleistungskunststoff gekapselt. Der damit realisierte hohe IP Schutz (IP 54) erlaubt den Einsatz dieser Ventilatoren auch in kritischen Anwendungen.
Technischer Fortschritt senkt Energiekosten
Ein gelungenes Beispiel für die Umsetzung der GreenTech-Philosophie in die Praxis ist der Lüfter ACi 4400 mit elektronisch kommutiertem Antriebsmotor und Anschluss an das normale Wechselstromnetz. Die modernen i-maxx Lüfter mit internem Spannungswandler und DC-Motor sparen bis zu 77 Prozent Strom gegenüber herkömmlichen Modellen mit AC-Motor. In der Summe ergeben sich so bei den heutigen Strompreisen schnell stattliche Euro-Beträge. Die Energieoptimierung bringt als angenehmen Nebeneffekt noch eine höhere Förderleistung mit sich, Energiesparen und Umweltschutz verbindet sich so effektiv mit technischem Fortschritt.
Energieeffizienz ist entscheidend
Das entscheidende Kriterium für einen guten Lüfter ist sein Wirkungsgrad. Die Definition dafür ist einfach: Man dividiert den Nutzen durch den Aufwand. Der perfekte Wert ist eins und das Ziel jedes Entwicklers ist es, möglichst nahe an eins heranzukommen. Schafften es herkömmliche Lüfter bisher lediglich, 6 Prozent des Stromes in kühlende Luftbewegung umzuwandeln, erzielt der ACi4400 einen Gesamtwirkungsgrad von 29 Prozent, der sich durch die Multiplikation der Einzelwirkungsgrade von Motor, Ansteuerelektronik und Aerodynamik ergibt. In absoluten Zahlen bedeutet das: Während ein älteres AC-Modell noch 19 W Anschlussleistung benötigte, kommt der neue ACi4400 bei gleicher Förderrate mit nur noch 4,4 W aus. Der Unterschied von „nur“ 14,6 W summiert sich über die Laufzeit zu ansehnlichen Beträgen. Ein einfaches Rechenbeispiel: In einer mittleren Fabrikhalle sind 50 Schaltschränke mit Filterlüftern im Dauerbetrieb. Bei Austausch der herkömmlichen AC-Lüfter können in einem Jahr 6,5 MWh Energie eingespart werden. Nimmt man dieses Beispiel als Grundlage und setzt einen Preis von 12 Cent/kWh an, ergibt das eine Einsparung von etwa 760 Euro oder ca. 3,9 t CO2pro Jahr. In weniger als einem Jahr lässt sich so der Mehrpreis für die Ventilatoren erwirtschaften. Weitere Einsparungen ergeben sich aus der geringeren Abwärme die die Klimaanlage abführen muss und die längere Lebensdauer der Lüfter. Diese Vorteile gelten für alle Bereiche, in denen Lüfter lange Zeit laufen müssen, ob in Kühltheken im Lebensmittelverkauf, in der Telekommunikation, in Serverräumen oder in Schaltschränken für Industriegeräte.
Gesamtkonzept modernisiert
Für den ACi4400 haben die Spezialisten von ebm-papst nicht nur den Antrieb, sondern auch die Aerodynamik und das Material des Gehäuses verbessert. So ergibt sich ein harmonisches Zusammenspiel auf höchstem Niveau. Neben der Steigerung des Wirkungsgrades war das Hauptziel in der Entwicklung, die äußeren Abmaße identisch zum Vorgängermodell zu halten. So ist ein leichter Austausch zu gewährleisten, der den Kunden zusätzliche Kosten erspart. Um dies zu erreichen, mussten beim Übergang vom Spaltpolmotor zum neuen, elektronisch kommutierten Antrieb spezielle Anpassungen erfolgen. Neben der Integration des eigentlichen Motors mit Spulen, Magneten und Steuerelektronik in die Nabe musste auch die Umrichterelektronik berücksichtigt werden, die den Betriebsspannungsbereich für den weltweiten Einsatz erweitert. Darüber hinaus ist die Baulänge auch noch aerodynamischen Anforderungen unterworfen – Kompromisse schränken hier die Effizienz ein. Durch den Einsatz modernster Fertigungsverfahren und Komponenten lösten die Lüfter-Profis diese Probleme. Eine sensorlose Kommutierung senkt den Platzbedarf in der Lüfternabe, Leiterplatten in zwei Ebenen mit modernster SMD-Bestückung und neueste Bauteile reduzieren das Elektronikvolumen (Bild links oben). Dabei sind sowohl Sicherheitsanforderungen im trafolosen Schaltregler berücksichtigt als auch ein Lebensdauer förderndes inneres Wärmemanagement. Alles zusammen erfüllt problemlos die bisherigen Rahmenbedingungen der AC-Lüfter. Neben dem Antrieb wurde auch die Aerodynamik deutlich verbessert. Dies zeigt sich in höherer Förderrate und geringerer Wirbelbildung durch den Einsatz von Winglets (Bild rechts oben). Letzteres erlaubt Wirkungsgradverbesserungen und ein geringeres Betriebsgeräusch. Für das Lüfterrad und das Gehäuse konnten die Formen strömungsgerecht optimiert und neue Materialien eingesetzt werden. So sank die Masse der neuen Lüfter ebenfalls um über 50 Prozent auf nur noch 250 g im Gegensatz zu 550 g bei den Vorgängern.
Vorteile im Überblick
Die nach VDE 0805, UL und CSA zugelassenen, 119x119x38 mm kleinen ACi4400-Lüfter (Bild Seite 54, vorne rechts) bestechen durch einen breiten Einsatzspannungsbereich von 85 bis 132 VAC bzw. 195 bis 265 VAC. Mit nur 4,4 W Leistungsaufnahme erlauben sie einen maximalen Volumenstrom von 180 m3/h und bis zu 75Pa Druckerhöhung bei 3.350 U/min. Das Betriebsgeräusch bleibt dabei unter 42 dB(A). Die geringe Eigen-Abwärme vermindert die Belastung von Lagern und Elektronik. So sind über 65.000 Betriebsstunden bei 40 °C möglich. Die zulässige Einsatz-Temperatur darf zwischen –20 und 75 °C betragen. Je nach Kundenwunsch gibt es Lüfter fertig konfektioniert mit frei ausgeführten Litzen oder Flachsteckeranschluss. Weitere Ausführungen wie Drehzahlvarianten mit 100, 120 und 140m3/h, sind in Arbeit, ebenso ein Spritzwasserschutz. Eine Drehzahlregelung, Zulassung nach VDE 0700, Gehäuse mit integriertem Schutzgitter z. B. für Schnellmontage sind kundenspezifisch ebenfalls möglich.
Eine perfekte Verbindung
Mit dem ACi4400-Lüfter zeigt ebm-papst St. Georgen, wie langjährige Erfahrung in Verbindung mit neuester Technik Maßstäbe setzen kann. Neben geringerem Gewicht, erheblich weniger Stromverbrauch warten die Lüfter mit weniger Betriebsgeräusch bei höherer Förderrate auf. Alles zusammen erlaubt dem Anwender, seine Geräte entweder intern aufzurüsten oder kompakter zu konstruieren. Die lange Lebensdauer und nachdrückliche Luftförderung der neuen Lüfter ist dabei der Garant für wirtschaftliche und störungsfreie Abwärmeentsorgung. Ein Argument, dass die Marktchancen gerade bei hochwertigen Produkten verbessert – und ein gutes Beispiel dafür, wie mit GreenTech herausragende Technologie und ökologisches Wirtschaften miteinander verbunden werden.
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