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Elektrische Antriebe – grosses Effizienz- und Kostenreduktionspotenzial

In Zeiten hoher und volatiler Energiekosten sowie wachsenden Anforderungen an die Nachhaltigkeit spielt die Energieeffizienz eine Schlüsselrolle für den wirtschaftlichen Erfolg von Unternehmen. Höchste Zeit, sich jenen Prozessen anzunehmen, die über ein riesiges energetisches Optimierungspotenzial verfügen. Nicolas Macabrey, Spezialist für Energieeffizienz und Leiter des INCITE-Programms, legt dar, wie ein Unternehmen dieses Potenzial erreichen kann.

Elektrische Antriebe sind fĂĽr nahezu 50% des gesamten Stromverbrauchs in der Schweiz verantwortlich. Das Strom-Einsparpotenzial bei Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren, Werkzeugmaschinen usw. liegt oft bei 20 bis 40%.

Herr Macabrey, was fällt eigentlich unter den Begriff «elektrische Antriebe»? 

Nicolas Macabrey: Die Bezeichnung umfasst Pumpen, Ventilatoren, Druckluft- und Kältekompressoren sowie alle sonstigen Komponenten, die von einem Elektromotor angetrieben werden. 

Wie erklärt sich das aktuell grosse Interesse an elektrischen Antrieben? Wie hoch sind die möglichen Energieeinsparungen? 

Aus den mehreren hundert Analysen und Umsetzungen, die in den letzten 15 Jahren durchgefĂĽhrt wurden, wissen wir, dass das Stromsparpotenzial rund 20 bis 40% beträgt. In Extremfällen lässt sich der Energieerbrauch sogar um 75% senken! 

Das sind beeindruckende Zahlen! Wie ist das möglich, Herr Macabrey? 

Man muss vor allem das gesamte System – alle miteinander verbundenen Komponenten – betrachten und im realen Betrieb messen, um herauszufinden, wo die meiste Energie verloren geht. Entgegen der weit verbreiteten Annahme sinkt der Energieverbrauch nur um wenige Prozent, wenn man allein einen Motor durch ein effizienteres Modell ersetzt. Die grossen Einsparungen liegen bei der richtigen Anlagen-Dimensionierung: Zentral ist es zu prĂĽfen, welcher Bedarf – z.B. Luftmenge fĂĽr einen Ventilator – fĂĽr die jeweilige Anwendung tatsächlich gedeckt sein muss, damit dann das gesamte System an diesen Bedarf angepasst wird. Ein Beispiel: wenn der Luftstrom eines Ventilators um 25% vermindert werden kann, so reduziert sich der Stromverbrauch um 50%! 

Ausserdem laufen die angetriebenen Komponenten – ob Pumpe, Ventilator, usw. – oft nicht im optimalen Betriebsbereich, was beträchtliche Energieverluste verursacht. Auch die beste Pumpe der Welt hat einen schlechten Wirkungsgrad, wenn sie im falschen Betriebspunkt betrieben wird. In diesem Fall empfiehlt es sich, das angetriebene Element durch eine auf den aktuellen Bedarf ausgelegte Komponente zu ersetzen. 

Das dritte grosse Einsparpotenzial liegt in den Stellgliedern – Klappen und Regelventilen –, die unnötig viel Energie vernichten. Bei variablem Bedarf lohnt es sich einen Drehzahlregler zu installieren. 

Um zu vermeiden, dass in einem Betrieb ineffiziente Energienutzungen fĂĽr weitere 15 bis 25 Jahre zementiert werden, darf man einzelne Systemkomponenten nicht einfach durch identische neue Komponenten ersetzen. Eine neue Komponente sollte dem Bedarf entsprechend ausgelegt werden.  

Wie gehen Unternehmen, die solche Sparpotenziale ausschöpfen möchten, effizient und praktisch vor? 

Der erste Schritt besteht darin, die elektrischen Antriebe mit dem grössten Sparpotenzial zu identifizieren. Mit dem vom BFE bereitgestellten INCITE-Tool erstellt das Unternehmen – oder dessen Beraterin oder Berater – zunächst eine Liste aller potenziell interessanten elektrischen Antriebe. Die Auswahlkriterien sind einfach: Die möglichen Einsparungen werden anhand einiger Basisdaten (Alter, Grösse, Betriebsdauer) von Komponenten eingeschätzt. Daraus lässt sich ableiten, welche Detailanalysen vorrangig durchgefĂĽhrt werden sollten. So kann man sich auf jene Komponenten fokussieren, die potenzielle Einsparungen von mehr als 20% und ein Payback von unter 5 Jahren bieten. In der Folge fĂĽhrt ein Spezialist an den ausgewählten elektrischen Systemen Messungen durch und erstellt daraus eine detaillierte Betriebsanalyse. Dieser Schritt ist unverzichtbar, denn ein ineffizienter Betrieb ist oft gar nicht leicht zu erkennen! In dieser Phase wird in enger Abstimmung mit der Produktionsleitung und mit der fĂĽr die technischen Anlagen des Unternehmens verantwortlichen Person der tatsächlich nötige Energiebedarf bestimmt. Die dann vorliegenden Daten ermöglichen genaue Angaben zur Höhe der Energieeinsparung sowie die Auslegung des neuen Systems mit den geeignetsten Komponenten. DarĂĽber hinaus fallen bei der Optimierung der elektrischen Antriebe oft auch andere Funktionsmängel oder Schwächen auf, deren Beseitigung den Unternehmen zusätzliche Vorteile bringt. 

Welche UnterstĂĽtzung kann ein Unternehmen fĂĽr diese Abklärungen in Anspruch nehmen? 

DafĂĽr hat das Bundesamt fĂĽr Energie (BFE) das Programm «INCITE» eingefĂĽhrt – eine neue Initiative, die sich auf die Optimierung von elektrischen Antrieben konzentriert. Dieses Programm fĂĽr Unternehmen umfasst einen methodischen Teil, Online-Analysetools, die Möglichkeit, Messinstrumente auszuleihen, und die Möglichkeit, eine kostenlose Beratung durch einen Experten in Anspruch zu nehmen. DarĂĽber hinaus werden Fördermittel fĂĽr Messungen und Analysen zur VerfĂĽgung gestellt. Auch die Umsetzung kann gefördert werden, sobald sich die Investitionen konkret beziffern lassen. 

Ăśber das INCITE-Programm können Swissmem-Mitglieder Gutscheine fĂĽr eine Vor-Ort-Beratung in ihrer Produktion im Wert von je CHF 2'000.- erhalten. Die ersten zehn Unternehmen, welche sich fĂĽr das Swissmem-Seminar vom 23. Januar 2025 anmelden, können davon profitieren. Erfahren Sie mehr im Rahmen eines Webinars und nutzen Sie die Gelegenheit, sich in einem Halbtages-Seminar optimal auf diese energetische Optimierung vorzubereiten. 

Swissmem-Webinar, 28. November 2024: «Elektrische Antriebe, grosses Effizienz- und Kostenreduktionspotenzial»
Programm und Anmeldung

Swissmem-Seminar, 23. Januar 2025: «Praktische Tipps für die energetische Optimierung von elektrischen Antrieben in Industriebetrieben»
Dies ist ein «save-the-date», weitere Informationen zum Seminar folgen zeitnah via Swissmem-Newsletter.

Welche Rolle spielt Swissmem in diesem Prozess? 

Die seit der Energiekrise wieder stark gefallenen Strompreise liegen noch immer deutlich ĂĽber dem Vorkrisen-Niveau. FĂĽr eine wettbewerbsfähige Produktion am Industriestandort Schweiz, mĂĽssen ĂĽberall wo möglich die Betriebskosten gesenkt werden. Das INCITE-Programm setzt den Hebel beim grossen Effizienzpotenzial von elektrischen Antrieben an.  In Zusammenarbeit mit INCITE, soll dazu sensibilisiert und informiert werden. Konkret bietet Swissmem ein Webinar an, gefolgt von einem halbtägigen Seminar, wo der Optimierungsprozess erläutert, und bestenfalls eine persönliche Vor-Ort-Beratung vorbereitet wird. 

Ihr Fazit – was ist Ihre Botschaft an die Unternehmen? 

Nehmen Sie an den erwähnten Veranstaltungen teil und befassen Sie sich möglichst bald mit diesem Thema! Alles, was Sie jetzt umsetzen können, wirkt sich deutlich und langfristig auf Ihre Stromrechnung aus. 

Zur Person

Nicolas Macabrey ist EnAW-Berater, Elektroingenieur (EPFL) und Dr. der Ingenieurwissenschaften (EPFL). Er ist seit mehr als fĂĽnfzehn Jahren in einem BeratungsbĂĽro im Bereich elektrische Antriebe tätig. Der Leiter des Kompetenzzentrums des BFE-Programms INCITE hat bereits hunderte von Analysen in Unternehmen durchgefĂĽhrt und beteiligt sich seit lange intensiv an der Entwicklung von schweizweiten und kantonalen Effizienz-Programmen. 

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Letzte Aktualisierung: 01.11.2024