Energieeffizienz am laufenden Band

Es geht um Leistung, um Effizienz, und um das stets perfekte Tempo. Selbst die schnellsten Krones Abfüll- und Verpackungsmaschinen erreichen den bestmöglichen Output nur mit der richtigen Transporttechnik zwischen den einzelnen Prozessschritten. Transporteure sind demnach viel mehr als die reine Beförderungstrecken für Dosen und Flaschen, vielmehr steuern sie die gesamte Logistik innerhalb einer Linie und stellen durch intelligentes Verteilen, Lenken und Puffern die nötige Harmonie zwischen den Maschinen her. SynCo, das hauseigene Krones System für Behältertransporteure, ist also nichts weniger als der wohl unauffälligste Garant für den reibungslosen Betriebsablauf.  

Energieeffizienz mit besonderer Auszeichnung 

Eine Besonderheit der SynCo Transporteure ist ihr elektrifizierter Antrieb durch Permanentmagnet-Motoren. Mit ihrer höchsten Klassifizierung in der Motoren-Energieklasse IE5 (gem. IEC/TS 60034-30-2) sind sie mit herkömmlichen Motoren nicht zu vergleichen. Zum besseren Verständnis hilft hier ein kurzer Exkurs in die Welt der synchronen und asynchronen Motoren, erklärt von Hartmut Davidson, Head of Machine and Control Drives in Neutraubling: „Bei dem asynchronen Motor interagieren das äußere drehende Magnetfeld und das Magnetfeld im Rotor asynchron zueinander – der Rotor dreht sich, sprich der Drehstrommotor ist angetrieben. Um dieses Magnetfeld im Rotor aufzubauen, benötigt es jedoch Energie, welche dann nicht als Antriebsleistung zur Verfügung steht. Der Motor kann auch nie seine volle Drehzahl erreichen, da zur Induktion stets eine Differenz zwischen Rotor und äußerem Magnetfeld vorhanden sein muss.“  

Im Drehstrom-Synchron- oder auch Permanentmagnet-Motor hingegen befinden sich im Rotor die namensgebenden Permanentmagnete. In diesem muss also keine Energie aufgewendet werden, um ein Magnetfeld im Rotor zu erzeugen, da dieses immer vorhanden ist. Der PM-Motor, wie er vereinfacht auch genannt wird, verfügt dadurch über einen deutlich besseren Wirkungsgrad und erwärmt sich in Folge des fehlenden Schlupfes weniger stark. „Dass der PM-Motor nicht direkt am Netz, sondern zwangsläufig immer über einen Frequenzumrichter betrieben werden muss, ist für Krones Kunden keine Einschränkung: Denn Motoren der Krones Transporteure sind per se frequenzgeregelt“, erklärt der Diplom-Elektrotechniker mit 40 Jahren Berufserfahrung weiter. 

Stromverbrauch deutlich unter dem von Asynchron-Motoren 

Im Sinne der eigenen hohen Standards für Nachhaltigkeit wollte man bei Krones in exakten Werten feststellen, wie energieeffizient oder verbrauchsarm PM-Motoren tatsächlich sind. Eigens hierfür wurde im Werk Neutraubling ein Motoren-Teststand errichtet, welcher die Effizienz in allen Betriebspunkten ermitteln kann. Ein sogenanntes Muscheldiagramm visualisierte im Endergebnis mehrere tausend Messpunkte digital und automatisiert – der Vergleich von Drehzahlen und Drehmomenten zwischen Synchronmotor und Asynchronmotor wurde dabei besonders gut sichtbar. Vor allem in niedrigen Drehzahlen, sprich in geringer Geschwindigkeit des Motors, verliert das System einer Asynchronmaschine massiv an Effizienz. Dies wäre für Krones Transporteure, welche ihr Tempo an vielen Stellen einer Abfülllinie von sehr hoch zu sehr niedrig anpassen müssen, besonders von Nachteil. 

Im Endergebnis sparen Anlagenbetreiber mit den hocheffizienten Permanentmagnet-Motoren bis zu 40 Prozent Energie, verglichen mit herkömmlichen Asynchron-Motoren. Dazu trägt auch der besondere Energiesparmodus während Transportstillständen bei. Der minimierte Wasser- und Schmiermittelverbrauch und der konsequente Einsatz von lebensmittelechten Fetten und Ölen sind weitere Aspekte, die zu einer enviro Klassifizierung gemäß dem gleichnamigen Nachhaltigkeitsprogramm von Krones geführt haben. 

Produktschonender Linienfluss durch dynamische Geschwindigkeit 

Wie die intelligente SynCo Transportlösung für bis zu 120.000 PET-Flaschen pro Stunde im Detail aussieht, lässt sich am Beispiel eines Softdrinks-Produzenten in Deutschland darstellen. Hier entstand ein ausgeklügeltes, maßgeschneidertes Regelkonzept mit Funktionsanzeige und Bedienung über den Haupt-Touchscreen der Linie selbst. Das Regeln der Transportbänder an den einzelnen Punkten – von der Hochgeschwindigkeit übers Schritttempo bis zum Stillstand – wird bei der Inbetriebnahme beziehungsweise Erst-Initialisierung genau auf das Produkt abgestimmt: Dosen und PET-Behälter fahren erheblich schneller als Glasflaschen, ebenso entscheidend ist natürlich der befüllte oder ungefüllte Zustand der Behälter. Ist das Transportsystem korrekt einjustiert, erkennt es dank aktivem Staumanagement sämtliche Unregelmäßigkeiten eigenständig und zeigt sogar Diagnosen am Bildschirm an. Dafür sind die Bänder mit Stauschaltern und Näherungssensoren ausgestattet. Der Signalaustausch der einzelnen Maschinen mit kontinuierlicher Messung der Stausituation macht große wie kleine Linien flüssig in ihrem Gesamtbetrieb.  

Wenn ein Anlagenbetreiber auf PM-Motoren umsteigen möchte, legt Christian Paul, der das SynCo Engineering leitet und eng mit Hartmut Davidson zusammenarbeitet, diesem eine intensive Beratung ans Herz: „Kunden, die an SynCo Transporteuren interessiert sind, stehen mehrere Optionen offen. Denn das System läuft sowohl mit den Abfüll- und Verpackungsmaschinen von Krones als auch mit Fremdanlagen. Möglich wäre beispielsweise eine Nachrüstung im Rahmen der Energie- und Anlagenoptimierung eines Standorts.“ Denn das eigentliche Energiesparpotenzial liegt nicht nur in den Permanentmagnet-Motoren an sich, sondern auch in deren zahlreichem Vorhandensein: Pro Linie im Hochleistungsbereich sind teilweise 100, vereinzelt bis zu 150 PM-Motoren verbaut. Egal ob Greenfield- oder Brownfield-Projekt: Die SynCo Transporteure werden optimal an die vorhandenen Raumverhältnisse und das jeweilige Anlagenlayout angepasst. Weil die Komponenten bereits im Krones Werk vormontiert werden, ist die Installation vor Ort zügig abgeschlossen.  

Mit einer Beratung gut beraten 

SynCo Transporteure mit PM-Motoren lassen sich sowohl in Krones eigene als auch in Fremdlinien integrieren.

Möglich wäre beispielsweise eine Nachrüstung im Rahmen der Energie- und Anlagenoptimierung eines Standorts. Christian PaulLeiter SynCo Engineering

Fazit: leistungsstarke Motoren mit geringem Verbrauch 

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Argumente für Krones Transporteure mit Permanentmanget-Motoren liegen auf der Hand. Kunden können eine „Nummer“ kleiner bestellen, dank des exzellenten Wirkungsgrads von 90 Prozent. Der Motor bleibt kühler, ein Lüfter wird obsolet. Aufgrund der hohen Drehzahlvarianz mit guter Effizienz müssen weniger Varianten verbaut werden. Die Motoren sind wesentlich kleiner und dank Frequenzrichter individuell regelbar. Und, zu guter Letzt: Jede energetische Anlagenoptimierung zahlt sich langfristig aus.