Vergleich des Energieverbrauchs zwischen IE3 und IE4 Antrieb

Geschlossener Kühlturm mit 2 Zellen, Energieeinsparpotenzial – Ergebnis und Beurteilung

Geschlossener Kühlturm mit 2 Zellen

In der Energieeinspar-Verordnung Nr. 640/2009, zuletzt geändert durch Verordnung 4/2014 vom 6. Januar 2014 regelt die Europäische Kommission die Mindestenergieanforderungen an eintourige Dreiphasen-50-Hz oder-50/60-Hz-Käfigläufer-Induktionsmotoren bestimmter Leistungsklassen. Demnach müssen seit dem 1. Januar 2015 Motoren mit einer Nennausgangsleistung von 7,5 bis 375 kW mindestens das Effizienzniveau IE3 oder in Kombination mit einer Drehzahlregelung (Frequenzumrichter) das Effizienzniveau IE2 erreichen.


Ab dem 1. Januar 2017 gilt dies auch für Motoren mit einer Nennausgangsleistung von 0,75 bis 375 kW. Andererseits klassifizieren die Normen EN 60034-30-1:2014 für Netzgespeiste Drehstrommotoren und DIN 60034-30-2:2014-06 für Wechselstrommotoren mit variabler Drehzahl Wirkungsgradklassen bis hin zu IE4. Die jeweiligen Mindestwirkungsgrade sind dabei naturgemäß unter ganz bestimmten Randbedingungen (quasi Laborbedingungen) einzuhalten. Gerade vor dem Hintergrund aktuell im Fokus stehender Diskrepanzen zwischen Labor- und Praxiswerten der Abgase von Kraftfahrzeugen, muss die Frage gestellt werden: Bringt ein Antrieb der Wirkungsgradklasse IE4 im Feld noch eine Verbesserung gegenüber IE3? Und dies unter besonderer Berücksichtigung der Verwendung in einem Kühlturm? Hier ist nämlich zu beachten, dass die Motoren der Ventilatoren von Kühltürmen praktisch nie “Volllast” laufen. Bei drehzahlgeregelten Ventilatoren ist es vielmehr so, dass die Drehzahl des Ventilators nach der Kaltwassertemperatur geregelt wird und damit je nach Kühllast und Umgebungsbedingungen tageszeitlich stark schwankt.

Installation

Um diese Frage zu beantworten, wurde bei einem neuen geschlossenen Kühlturm mit zwei Zellen und zwei Ventilatoren (1), Typ KI 2/12-34-14, eine Zelle mit einem IE3-Motor (2) an einem Umrichter und die andere Zelle mit einem IE4-Motor (2) an einem Umrichter ausgerüstet. Der Kühlturm wurde mit einem Energiemonitoring (3) versehen, welches über ein GSM-Modul die Betriebs- und Verbrauchsdaten der Antriebe übertragen kann.

Messwerte und Auswertung

Nachfolgende Abbildung zeigt einen Teil der so gewonnenen Rohdaten über einen Zeitraum von ca. 2 Monaten. Rötliche Symbole stehen für die IE3-Variante und grünliche Symbole fürden IE4-Antrieb. Sortiert man alle Daten nach Leistungsaufnahme, so zeigt sich, dass

  • die Leistungsaufnahme des IE4-Antriebes praktisch immer unterhalb derer des IE3 liegt,
  • die Einsparungen bis zu 15 % betragen,
  • sich Integral betrachtet eine Einsparung von ca. 12,5 % ergibt.

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