Bremswiderstände Wann die Rückspeisung unangebracht ist

Rotierende Maschinen- oder Anlagenteile speichern kinetische Energie, die bei der Drehrichtungsumkehr oder im Not-aus-Fall in minimaler Zeit abgebaut werden muss. Vor dem Hintergrund der Energiespardiskussion erscheinen Rückspeisegeräte als sinnvollere Alternative. Gilt das in jedem Fall?

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Michael Koch GmbH

Für den 4Q-Betrieb umrichtergespeister Antriebe stellt sich das Problem der Entsorgung der in elektrische umgewandelten kinetischen Energie. Überfordert diese die Kapazität des Gleichstromzwischenkreises des Umrichters kommt es zur Abschaltung des Antriebs aufgrund zu hoher Spannung im Zwischenkreis.

„Die in kleinen und mittleren Leistungsbereichen am häufigsten eingesetzte Lösung ist die Beschaltung eines Bremswiderstands über einen Bremstransistor“, konstatiert Michael Koch, gesellschaftender Geschäftsführer der Koch GmbH, „die elektrische Energie wird in Wärmeenergie umgesetzt und ist für die Nutzung in der Maschine verloren. Vor dem Hintergrund der Energiespardiskussion erscheinen Rückspeisegeräte als sinnvollere Alternative.“

Investitionen in rückspeisefähige Einheiten

Ohne genauere Betrachtung der Applikation überzeugt laut Koch allerdings nur der Glaube, dass jedes kg eingesparter CO2-Ausstoß alleine genüge, um Investitionen in Rückspeiseeinheiten zu rechtfertigen. Mit einem Kohlekraftwerk als Lieferanten als schlechtesten Fall dürfe man 0,92 kg CO2-Einsparung pro kWh annehmen.

Koch: „Um Investitionsentscheidungen treffen zu können, muss man allerdings meistens in Kosten denken. Grundlage dafür ist die genaue Kenntnis der Anwendung mit den Leistungs- und Zeitparametern. Erst dann kann man Kosten (und auch die exakte CO2-Ersparnis) rechnen und die Widerstandslösung mit der Rückspeiselösung vergleichen.“

Ein fiktives Kalkulationsbeispiel

Koch kalkuliert ein fiktives Beispiel mit 200 W Bremsenergie, die nach Abzug aller sonstigen Verluste in Wärmeenergie umgewandelt wird. In einem Zweiminuten-Zyklus beträgt die Einschaltdauer 6 s, also werden 1,2 kWs umgewandelt. Bei einer Schicht von acht Stunden in fünf Tagen und 50 Wochen fallen bei 60.000 Bremsungen pro Jahr also 20 kWh elektrischer Energie an. Koch: „Selbst bei einem um rund 20% erhöhten Arbeitspreis von 20 Ct/kWh ergeben sich also 4 € pro Jahr, auf fünf Jahre 20 €. Dazu kommen die relativ geringen Kosten des Widerstands.“

Die Leistung und Einschaltdauer entscheidet

Es muss also eine große Menge elektrischer Energie zurückfließen, so Koch, um eine Rückspeiselösung gegenüber einer Widerstandslösung kostenmäßig zu rechtfertigen. Hohe Leistungen allein genügten dafür nicht. Es müsse auch die Einschaltdauer lang genug sein.

Koch: „Für Notaus-Anwendungen eignen sich Rückspeiselösungen keinesfalls. Ihrem Charakter entsprechend sollten sie selten vorkommen, höchstens einmal pro Tag. Ein 100 kW-Antrieb erzeugt in einem solchen Fall bei einer linearen Bremsung mit 12 s Dauer gerade einmal 60,8 kWh pro Jahr; übrigens ohne Betrachtung der Verlustleistung der Rückspeiseeinheit. Rückspeiselösungen sind in jedem Fall einzusetzen, wenn die Applikation ausreichend Rückspeiseenergie liefert; oder wenn Kosten keine Rolle spielen. Bremswiderstände sind ihnen jedoch dann vorzuziehen, wenn die genannten Gründe nicht gelten. Und sie sind übrigens aus Sicherheitsgründen auch für den Fall vorzusehen, wenn die Rückspeiseeinheit vom Netz getrennt ist.“

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