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Artikel und Hintergründe zum Thema

IE4-Motor vs. IE2-Motor

Neue Elektromotoren sparen drei Millionen kWh

Anlässlich der DENEFF-Auszeichnung des von KSB entwickelten Synchron-Reluktanzmotors "SuPremE" unterstreicht der Pumpen- und Armaturenhersteller noch einmal das große Einsparpotential, das IE4-Motoren gegenüber den heute am meisten verwendeten IE2-Asynchron-Motoren auszeichnet. Der für Hocheffizienz-Antriebe bei KSB zuständige Daniel Gontermann hat zur Verdeutlichung ein Rechenbeispiel erstellt.

Produktion des SuPremE-Motors im KSB-Werk, Halle an der Saale. (© KSB AG)

Ein 7,5-kW-SuPremE-Motor hat bei voller Drehzahl und voller Belastung im Vergleich zum entsprechenden IE2-Motor bereits einen um bis zu 4 % höheren Wirkungsgrad. Bei einem Viertel der Drehzahl und infolgedessen einem auf 25 % reduzierten Förderstrom kann der Vorteil bereits bis zu 24 % betragen. (siehe Tabelle)

Förderstrom 

100 %

75 %

50 %

25 %

Wirkungsgrad IE2-Motor(**)

88,1 %

85,2 %

77,5 %

39,2 %

Wirkungsgrad SuPremE(*)

92,1 %*

91,2 %*

87,8 %

63,2 %

Zeitanteil (*)

6 %

15 %

35 %

44 %

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So ergibt sich zum Beispiel für den Betreiber einer Heizungsumwälzpumpe an nur einem Motor dieser Nennleistung eine jährliche Einsparung von 1.380 kWh. Das Aggregat verursacht damit pro Jahr 815 kg weniger CO2-Emmission im Vergleich zu einer geregelten Pumpe mit IE2-Asynchronmotor. Die Berechnung der Betriebszeitanteile erfolgte gemäß dem für diese Anwendung typischen Lastprofil "Blauer Engel". Bei einem Energiepreis von 15 Cent/kWh ergibt sich Jahr für Jahr eine Kosteneinsparung von 207 ¿ pro Motor.

Da der Pumpenhersteller für den IE4-Motor in Kombination mit seiner Etaline-Pumpe bis 18,5 kW keinen Aufpreis verlangt, lohnt sich die Investition in den SuPremE-Motor ab dem ersten Tag. Die Einsparung, die sich durch den drehzahlgeregelten Betrieb gegenüber ungeregelten Pumpen zusätzlich ergibt, ist hier nicht berücksichtigt. Der 7,5-kW-Motor bietet sich als Beispiel an, da er nah an den Mittelwerten der gesamten Baureihe liegt und derzeit mit 19 % Stückzahlanteil auch der am häufigsten verkaufte Motor ist.

Führt man diese Rechnung für alle bisher von KSB produzierten IE-4-Motoren durch, ergibt sich eine Einsparung von etwa 3 Millionen kWh. Das entspricht einer CO2-Reduzierung von 1.600 Tonnen. kf

Anmerkungen

*(gem. RAL-Standard UZ 105 ¿Blauer Engel" für Heizungsumwälzpumpen von Februar 2007)

** Der gezeigte Vergleich basiert auf einem durch Messdaten gestützten Approximationsmodell für Synchron-Reluktanzmotoren der Baureihe KSB SuPremE und marktgängige Asynchronmotoren der genannten Effizienzklasse nach IEC 60034-30. Toleranz am Nominalpunkt gem. IEC 60034-1. Darüber hinaus +/- 10 % vom Nominalwert. Die Angaben gelten nur bei Betrieb mit dem Drehzahlregler KSB PumpDrive (S) im thermisch ausgeglichenen Zustand. Die Zusatzverluste im Motor durch den Betrieb am Frequenzumrichter sind in den Wirkungsgradangaben bereits enthalten. Das Ansteuerverfahren ist im Fall der Synchronmaschine ein vektororientiertes Verfahren mit aktiver Fluss-Regelung, sowie beim Asynchronmotor die für quadratische Lasten optimierte U/f²-Steuerung. Die Taktfrequenz ist bei konstant 4 kHz angenommen.

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