Stromkosten mit effizienten Elektromotoren optimieren

Elektromotoren sind heute nahezu überall im Einsatz. Ob als kleiner Lüfter in Computern, in Kühlschränken oder in grossen industriellen Anwendungen sind sie längst unverzichtbar und oftmals rund um die Uhr im Einsatz. Insgesamt wird rund 50% des jährlichen Stromverbrauches der Schweiz durch Elektromotoren verursacht.

• In der Schweiz wurden 2019 rund 185 000 Elektromotoren verkauft (Niederspannungsmotoren mit einer Nennleistung von 0.12–1 000 kW).
• Die Stromkosten machen beispielsweise für einen 11 kW IE3-Motor mehr als 95% der über 15 Jahre anfallenden Lebenszykluskosten aus.
• Elektromotoren in der Industrie werden oftmals viel länger als die für Berechnungen verwendete technische Nutzungsdauer von 10–20 Jahren (abhängig von Ihrer Nennleistung) betrieben. Mehr als 50% der bestehenden elektrischen Antriebseinheiten in der Industrie sind bereits älter als ihre erwartete technische Nutzungsdauer und haben daher ein deutliches Einsparpotential.
• Der Einsatz von effizienten Motoren lohnt sich auch wirtschaftlich. Die Mehrkosten für den effizienteren Motor werden in der Regel innert wenigen Jahren amortisiert und über die gesamte Nutzungsdauer von 10–20 Jahren wird Strom und Geld gespart.

Gute Gründe, um neue und vor allem sparsamere Elektromotoren einzusetzen und damit zur Energiewende beizutragen. Die oben genannten Punkte sind im Topmotors Market Report 2020, welcher im Auftrag des BFE erstellt wurde, ausführlich beschrieben.

Elektromotoren werden aufgrund ihres Wirkungsgrades in Effizienzklassen (IE1 bis IE4) eingeteilt. Der Wirkungsgrad eines Elektromotors gibt an, welcher Anteil der zugeführten elektrischen Energie schlussendlich für die Anwendung genutzt werden kann. Sparsame Motoren haben einen hohen Wirkungsgrad und werden in eine hohe Effizienzklasse, zum Beispiel IE4, eingeteilt. Ein IE1-Motor mit vergleichsweise niedrigem Wirkungsgrad dagegen verbraucht bei gleicher Leistung in der Regel deutlich mehr elektrische Energie und verursacht dementsprechend hohe Betriebskosten. Weitere Informationen zu den Effizienzklassen und den entsprechenden Normen sind auf der Website www.topmotors.ch unter Normen & Vorschriften übersichtlich dargestellt.

Die Schweiz und die EU haben höhere Anforderungen an die Energieeffizienz von Elektromotoren beschlossen. Diese Anforderungen werden sukzessive eingeführt.

Ab dem 1. Juli 2021 gilt:

• Effizienzklasse IE2 (oder besser) für Motoren (0.12 kW bis 0.75 kW)
• Effizienzklasse IE3 (oder besser) für Motoren (0.75 kW bis 1 000 kW)

Ab dem 1. Juli 2023 gilt:

• Effizienzklasse IE4 (oder besser) für Motoren (75 kW bis 200 kW)

Diese Mindestanforderungen sind höher und umfangreicher als bisher. Den Mindestanforderungen unterliegen zukünftig unter anderem auch:

• die kleinen Motoren (0.12 kW bis 0.75 kW)
• die grossen Motoren (375 kW bis 1000 kW)
• 8-Pol Motoren (0.12 kW bis 1000 kW)
• Spezialmotoren für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen und Einphasenmotoren (neu ist IE2 oder besser vorgeschrieben)
• Frequenzumrichter (0.12 kW bis 1 000 kW): Effizienzklasse IE2 (oder besser)

Durch die Ausweitung des Geltungsbereiches müssen in Zukunft in der Schweiz mehr als doppelt so viele der neu verkauften Motoren die Mindestanforderungen an die Energieeffizienz erfüllen. Die Übergangslösung, bei der IE2-Motoren noch mit Drehzahlregelung (FU) im Leistungsbereich 0.75 kW bis 375 kW verkauft werden dürfen, endet in der Schweiz am 30. Juni 2022. Die Änderungen der entsprechenden Verordnungen sind auf der Website www.topmotors.ch unter Normen & Vorschriften ausführlich beschrieben.

Der im Auftrag des BFE in vier Sprachen erstellte Topmotors Market Report 2020 untersucht den Markt für Motoren, Frequenzumrichter, Pumpen und Ventilatoren in der Schweiz und in kleinerem Umfang auch in der EU, basierend auf Verkaufsdaten für das Jahr 2019. In der Schweiz wurden 2019 mit 185 401 Stück gegenüber dem Vorjahr 1.7% mehr Elektromotoren verkauft. Es ist zu erwarten, dass aufgrund der höheren Mindestanforderungen der Anteil von hocheffizienten IE3- und IE4-Motoren in den nächsten Jahren nochmals deutlich zunehmen wird.

Viktor Hangartner, Projektleiter und Rolf Tieben, Technischer Direktor, Impact Energy Zürich