Die Industrie verbraucht in Deutschland den meisten Strom, knapp die Hälfte der hier erzeugten elektrischen Energie. Davon wiederum werden 66 Prozent für die Energieumwandlung durch elektrische Antriebe benötigt. Für Pumpen, Kompressoren oder Förderanlagen.

Wenn in Zukunft Energie eingespart werden soll, braucht es dafür eine sparsamere Lösung. Dresdner Forscher haben nun ein neues Werkzeug für den Entwurf solcher Antriebsmaschinen entwickelt, mit dessen Hilfe der Energieverbrauch deutlich verringert werden kann. Bisherige Methoden beschränkten sich auf vereinzelte Maßnahmen, die nur eine geringe Wirkung zeigen. „Dabei steckt großes Potenzial im verbesserten Entwurf des gesamten Antriebsystems“, erklärt Projektleiter Volkmar Müller. Erst wenn alle Komponenten richtig ausgewählt und aufeinander abgestimmt sind, könne die Energie optimal eingesetzt werden. Aktuell erwärmen sich der Motor, die Elektronik und das Getriebe. Diese Wärmeenergie geht der Nutzung im System verloren. Durch geringere Wärme- und Energieverluste ergeben sich nun neue positive Effekte: der Kühlaufwand sinkt, die Lebensdauer der Anlagen steigt, die Produktivität wird erhöht.

In einer sechsjährigen Forschungsarbeit an der Professur für Elektrische Maschinen und Antriebe der TU Dresden entstand ein praktisches Hilfsmittel, um energieeffiziente elektrische Antriebe zu planen. Das Projekt wurde von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik, zu der über 100 wichtige Industrieunternehmen des Maschinenbaus und der Elektrotechnik gehören, mit 600 000 Euro gefördert. Die Forscher legten dafür wichtige Kriterien für ein energetisch optimales Antriebssystem fest und übernahmen diese Daten in ein Berechnungsprogramm. Berücksichtigt wurde dabei die Funktionsweise verschiedener Maschinen als auch die technischen Parameter ihrer Bestandteile.

Da die Antriebskomponenten sich je nach Lieferanten unterscheiden, kann jeder Anwender seine eigenen Daten eingeben und das Werkzeug an seine Bedürfnisse anpassen. Das Tool gibt anhand dieser Angaben die günstigste Zusammenstellung von Bauteilen und Bewegungsabläufen aus. Es zeigt, wann sich die Investition in teurere Komponenten lohnt, und erarbeitet treffsichere Prognosen für den Energieverbrauch. Es empfiehlt letztlich jene Zusammenstellung, die am sparsamsten ist. So lassen sich gegenüber einer herkömmlichen Konstruktion bis zu 23 Prozent Energie einsparen.

Gerade für klein- und mittelständische Unternehmen ist das Projektierungswerkzeug profitabel, sagt Müller. Ein optimaler Entwurf der Antriebssysteme ist zeitintensiv und teuer. Das kann sich nicht jedes Unternehmen leisten. Mit dem neuen Tool geht es auch so.