Neue Standards für verbesserte Energieeffizien

Grenzwerte zur Beurteilung von Umrichtern und Umrichter-Motor-Kombinationen

  • Danfoss: Neuer FrequenzumrichterDanfoss: Neuer Frequenzumrichter
  • Danfoss: Neuer Frequenzumrichter
  • Danfoss_Midi1_CIT0415.jpg
  • Danfoss: IE-Klassen für Frequenzumrichter gemäß EN 50598-2
  • Danfoss: IE-Klassen für Motoren nach EN 60034-30-1
  • Danfoss: IES-Klassen für Frequenzumrichter und Motor gemäß EN 50598-2
  • Danfoss:  Übersicht Richtlinie&Standard (Hinweis: Nicht alle Elemente eines Standards werden in eine  Verordnung übernommen.)

Die Ecodesign Richtlinie setzt den rechtlichen Rahmen für die Anforderungen an alle energieverbrauchsrelevanten Produkte in Europa.

Der vollständige Titel der Ecodesign Richtlinie lautet Richtlinie 2009/125/EG zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte. Ihr Ziel ist es, die Energieeffizienz und die allgemeine Umweltverträglichkeit von Elektrogeräten zu erhöhen. Weltweit basieren die rechtlich verbindlichen Richtlinien und Verordnungen für mehr Energieeffizienz meist auf den gleichen, international gültigen technischen Standards. Die letztendlich festgelegten Grenzwerte für Effizienz unterscheiden sich jedoch von Region zu Region. Als rein europäische Norm gilt die Ecodesign-Richtlinie daher erst einmal nur innerhalb der Europäischen Union. Die IE-Klassen sind jedoch mit denen z. B. in Nordamerika oder Australien vergleichbar.

Vorschriften für die Minimum Efficiency Performance Standards (MEPS)
Gesetzliche Mindestanforderungen an die Energieeffizienz sind ein weltweites Thema. Die Regelung für Motoren in Europa wird Schritt für Schritt zwischen 2011 und 2017 umgesetzt. Die Anforderungen erhöhen sich mit der Zeit allmählich. Aktuell liegen die Mindestwirkungsgradanforderungen für Motoren ≥ 7,5 kW bei IE3. Alternativ können Anwender IE2 Motoren mit Frequenzumrichter verwenden. IE2 Motoren brauchen dann aber eine Kennzeichnung, dass der Anwender sie mit einem Frequenzumrichter betreiben muss. Für Motoren im Bereich von 0,75 bis 7,5 kW liegen die Mindestwirkungsgradanforderungen bei IE2.
Die nächste große Änderung für Elektromotoren in dem europäischen Markt tritt zum 01.01.2017 in Kraft. Ab dann müssen neu in Verkehr gebrachte Motoren mit einer Nennausgangsleistung von 0,75 bis 375 kW entweder die Wirkungsgradklasse IE3 erreichen oder alternativ bei IE2 Motoren ist der Betrieb mit Frequenzumrichter vorgeschrieben. Die Alternative des Umrichterbetriebs wurde in Europa u. a. deshalb eingeführt, da er bei vielen Anwendungen ein höheres Energieeinsparpotential bietet als die Steigerung der Wirkungsgrade von der Klasse IE2 auf IE3.



Einteilung der Wirkungsgradklassen
Die Einteilung der Wirkungsgradklassen für Motoren basiert auf dem Standard IEC/EN 60034-30-1, der die Klassen IE1 bis IE4 für Elektromotoren definiert. In der europäischen (MEPS) Verordnung EC 640/2009 selbst finden jedoch nur die Klassen IE1-IE3 Anwendung. Diese Mindestwirkungsgradklassen sind für die meisten Elektromotoren festgeschrieben die unter anderem folgende Kriterien erfüllen:

  • Betriebsart S1 (Dauerbetrieb) bzw. S3 (Aussetzbetrieb) mit ED > 80 %
  • Polzahl 2 bis 6
  • Leistungsbereich 0,75 - 375 kW
  • Bemessungsspannung bis 1000 V

Ausgenommen von dieser Regelung sind Sondermotoren, wie beispielsweise Bremsmotoren oder Motoren, die vollständig in ein Produkt integriert sind und deren Energieeffizienz nicht unabhängig vom diesem Produkt erfasst werden kann.
Die Grenzwerte für die Beurteilung der energetischen Effizienz von Frequenzumrichtern liefert der Standard EN 50598-2. Für die Einteilung gilt der Mittelwert der Klasse IE1 als Referenzwert. Hat ein Gerät 25 % mehr Verluste fällt, es in die Klasse IE0, bei 25 % weniger Verlust gehört es in die Klasse IE2. Die IE-Klassifizierung erfolgt bei einer definierten Last aus cos φ und Strom. Durch die definierte Last lässt sich die Effizienz der einzelnen Geräte gut vergleichen. Der Standard EN 50598-2 gilt für Frequenzumrichter, die folgende Bedingungen erfüllen:

  • Leistungsbereich 0,12 kW - 1000 kW
  • Spannungsbereich 100 V bis 1000 V
  • einachsige AC/AC Antriebssysteme

Rückspeisefähige Umrichter können aufgrund ihrer oft höheren Verluste von der Einstufung ausgenommen werden.
Dieser Standard für Frequenzumrichter ist allerdings noch keine gesetzlich verpflichtende Vorgabe für Anwender. In Europa wird die EU wohl frühestens 2018 die Klasse IE1 als verbindlichen Mindestwirkungsgrad festlegen.
Bei Umrichter-Motor-Kombinationen gilt ebenfalls der Standard EN 50598-2. Er unterteilt die Umrichter-Motor-Kombinationen analog zu den Umrichtern in die Klassen IES0 bis IES2 ein. Das „S" zeigt an, dass es sich um ein System handelt. Die Auf- bzw. Abstufung der Umrichter-Motor-Kombinationen erfolgt bei der IES-Klasse bei ±20 % Verlust im Vergleich zur Klasse IES 1. Der Geltungsbereich ist identisch zu den IE-Klassen für Umrichter.

Auswirkungen auf Unternehmen
Durch die Ecodesign-Richtlinie sind Anwender gezwungen, effizientere Antriebe zu verwenden. Außerdem lassen sich Frequenzumrichter und Umrichter-Motor-Kombinationen über die IE- bzw. IES-Klassen leichter miteinander vergleichen, wodurch ineffiziente Produkte langfristig vom Markt verschwinden werden. Daher wirkt sich die Ecodesign-Richtlinie zu allererst positiv auf den Energiebedarf der Anlagen aus, der spürbar sinkt. Doch was muss der Anwender jetzt konkret einhalten? Bei einer Modernisierung oder Neuplanung einer Anlage steht der Anwender häufig vor der Frage, was er technisch zwingend einhalten muss und was er einhalten kann, wenn er sich an technische Normen halten will oder muss. Im Einzelfall muss diese Frage ein Anwalt beantworten. Generell sind die Gesetze natürlich verpflichtend und ihre Bestimmungen müssen umgesetzt werden. Normen wie die EN 60034-30-1 geben Hinweise darauf welche Wirkungsgradklassen heute möglich sind. Eine gesetzlich verbindliche Pflicht zum Einsatz von z. B. IE4 Motoren lässt sich daraus aber nicht ableiten - solange diese Forderung nicht in eine Vorordnung bzw. Gesetz übernommen wird.

Kontaktieren

Danfoss GmbH
Carl-Legien-Str. 8
63073 Offenbach
Germany
Telefon: +49 69 8902 380
Telefax: +49 69 8902 466380

Jetzt registrieren!

Die neusten Informationen direkt per Newsletter.

To prevent automated spam submissions leave this field empty.