Bei Handhabungssystemen ist die energieeffizienteste Lösung häufig eine intelligente Mischung aus

Bei Handhabungssystemen ist die energieeffizienteste Lösung häufig eine intelligente Mischung aus pneumatischen und elektrischen Antrieben (Bild: Festo)

ESSLINGEN/LANDSBERG (mn). „Energie-Effizienz ist in der Automatisierungstechnik immer von der jeweiligen industriellen Anwendung abhängig“, betont Roland Volk, Energie-Effizienz-Berater bei Festo in Esslingen. Entsprechend haben die Experten von Festo drei unterschiedliche Aufgaben unter die Lupe genommen – einfache Bewegungen von A nach B, Einpressen und Halten.

Das Ergebnis: Bei einer einfachen Bewegungsaufgabe ist der elektrische Antrieb günstiger, bei Einpressvorgängen entscheiden die Höhe der Prozesskraft und die Dauer des Vorgangs. Erfordert die Anwendung jedoch Haltekräfte, ist die Pneumatik klar im Vorteil. „Die Pneumatik braucht im Stillstand, auch wenn sie Arbeit verrichtet, keine zusätzliche Energie. Ein elektrischer Antrieb wird immer einen Haltestrom benötigen, um seine Position zu halten“, erklärt Volk.

Einfache Bewegungen von Punkt A zu Punkt B könnten fast ausnahmslos pneumatische Antriebe ausführen. „Trotzdem geht der Trend immer mehr in Richtung Elektrik, weil immer häufiger positioniert werden muss“, weiß Volk. „Oft wird dann ein Rundumschlag gemacht und es werden alle Antriebe elektrisch eingebaut, obwohl es eigentlich gar nicht nötig wäre.“

Aus der Entscheidung für einen elektrischen oder einen pneumatischen Antrieb resultierten im Test – je nach Aufgabe – höchst unterschiedliche Energieverbräuche. Beim Bewegen der Antriebe ohne zusätzliche Prozesskraft verbrauchte der elektrische Antrieb mit 25 Ws nur ein Drittel der Energie, die der pneumatische benötigte (78 Ws). Bei der Aufgabe ‚Drücken mit Prozesskraft‘ lagen beide Antriebe ungefähr gleichauf bei einem Energieverbrauch zwischen 20 und 30 Ws.

Mussten die Antriebe hingegen eine bestimmte Position halten, schnellte der Energieverbrauch des elektrischen Antriebs auf 247 Ws hinauf. „Dies ist mehr als 22 Mal so viel wie der Energieverbrauch des pneumatischen Antriebs (11 Ws)“, stellte Volk fest. Der pneumatische Antrieb profitiert davon, dass er nur Energie für den kurzen Moment des Druckluftaufbaus benötigt. Der Haltevorgang selbst kommt komplett ohne Zufuhr neuer Druckluft aus und kostet damit keinerlei Energie. Der elektrische Antrieb benötigt dagegen dauerhaft Strom, um in der gewählten Position verharren zu können: je länger der Haltevorgang ist, desto höher der Energieverbrauch des elektrischen Antriebs im Vergleich zum pneumatischen. Kleiner Leckagen hatten praktisch keinen Einfluss auf die Differenz im Energieverbrauch.

Ähnliche Ergebnisse brachte der Vergleich zwischen elektrischen und pneumatischen Greifern. Er zeigte, wie abhängig die richtige Lösung von der klaren Definition der Aufgabe ist. Fazit der Tester: Betrachtet man den Energieverbrauch beim Greifvorgang, ist der pneumatische Greifer dem elektrischen dann überlegen, wenn die Anwendung lange Zyklen und wenig Greifvorgänge umfasst.

Der pneumatische Greifer benötigt nur einmal Druck zum permanenten Halten. Für die Dauer des Greifens wird keine weitere pneumatische Energie benötigt. Der elektrische Greifer, der für die gesamte Dauer des Greifens elektrische Energie benötigt, kann nur dann energieeffzienter als der pneumatische sein, wenn die Anwendung aus kurzen Zyklen mit vielen Greifvorgängen besteht.

Jede industrielle Anwendung stellt spezifische Anforderungen an technische Kriterien wie Geschwindigkeit, Genauigkeit, Wirkungsgrad oder Robustheit. Darüber hinaus spielen jedoch auch wirtschaftliche Kriterien eine wichtige Rolle – von Anschaffungskosten bis hin zu den Betriebskosten inklusive Wartung und Energieverbrauch.

Die Energie-Effizienz ist dabei abhängig von der Anwendung und der Aufgabe. „Diese Aufgabe muss erst klar definiert sein, bevor sich der Anwender für die Antriebstechnologie – elektrisch oder pneumatisch oder eine Mischung aus beidem – entscheidet“, erklärt Volk. Ein Technologievergleich kann nur auf Basis der Gesamt-Lebenskosten (TCO) erfolgen, die Anschaffungskosten und Energieaufwand gleichermaßen berücksichtigen. Die energieeffizienteste Lösung ist häufig eine intelligente Mischung aus pneumatischer und elektrischer Antriebstechnologie.

aus Produktion Nr. 10, 2013