Energieeffizienz von Aufzügen

Hintergrund

Wer die Nachrichten verfolgt, dem wird nicht entgangen sein, dass sich das Klima ändert. Als Ursache scheinen inzwischen die vermehrt ausgestoßenen Treibhausgase unumstritten festzustehen, mit der Folge, dass es global wärmer wird. Dies hört sich für einen Mitteleuropäer erst einmal nicht so schlecht an, doch eine globale Erwärmung bringt einige schwerwiegende Veränderungen mit sich:

• Die Gletscher schmelzen ab. Dadurch wird die Trinkwasserversorgung in einigen Regionen zum Problem.
  Die Flüsse führen vor allem in den Sommermonaten weniger Wasser, wodurch sich Nachteile ergeben für die Schifffahrt, Industrie, Landwirtschaft und Kraftwerke, die das Flusswasser zum Kühlen verwenden (Energie teurer).
• Die Polkappen schmelzen ab. Sie sind ein stabilisierendes Element im globalen Klima und der Motor des Golfstroms. Weiterhin sind die Arktis und Antarktis die Quelle des Nahrungskreislaufs in den Ozeanen.
  An den Polkappen ist eine riesige Menge Wasser gebunden. Taut dieses Wasser, so steigt der Meeresspiegel. Weite Teile dicht besiedelten Landes werden überflutet, auch in Europa und Kassel wird vielleicht Hafenstadt. Es setzen Völkerwanderungen ein.
• Die Wüsten dehnen sich aus. Die Dürreperioden nehmen zu und Nahrung wird immer teurer. Vor allem in den armen Ländern kommt es zu Hungersnöten. Völkerwanderungen sind die Folge (Afrikaner in die EU, Südeuropäer nach Norden)
• Die Wassertemperatur der Ozeane steigt. Dadurch ist dort mehr Wärmeenergie gespeichert, wodurch häufiger und viel stärkere Stürme entstehen.
• Der Lebensraum für die Meerestiere ändert sich. Arten wandern in nördlichere Regionen oder sterben aus. Es steht weniger Fisch als Nahrung zur Verfügung, die Preise für Fisch steigen weiter, wodurch auch Hunger in der Welt zunimmt. Eine weitere Ursache für Völkerwanderungen.

Wer denkt: „Super. Dadurch ist das Problem der Demographie in den Industrienationen gelöst und die Rente ist gesichert.“ liegt falsch.

Noch mehr schlechte Nachrichten. Energie wird teurer!

Das trifft uns doppelt. Zum einen direkt, über den Energiepreis, und zum anderen noch einmal über die Teuerung der Produkte. Aktuelle Preissteigerung für Erdgas beträgt +21% im Vergleich zum Vorjahr. Auch die Kosten für Öl, Kohle und die Strompreise sind gestiegen und werden weiter steigen. Der Atomausstieg ist beschlossen und die Laufzeit der AKWs ist begrenzt. Investitionen für neue Kohle- und Erdgaskraftwerke werden uns als notwendig verkauft.

In 5 Jahren sollen die ersten Autos mit reinem Elektroantrieb kommen. Dann steigt der Bedarf nach elektrischer Energie enorm. Der Verkehr nimmt weiter zu. Nicht nur hier in Europa sondern vor allem in den neuen Wachstumsmärkten in China und Indien. Zzt. nimmt die Anzahl der zugelassenen Autos in Indien jedes Jahr um 15% zu. Das heißt, steigende Nachfrage bei gleichem bzw. sinkendem Angebot.

Was tun?

Das Angebot an Energieträgern ist begrenzt. Neue werden erforscht, aber die Förderung ist sehr aufwändig. Die Deckung des gesamten Energiebedarfs aus erneuerbaren Energien ist zzt. noch nicht möglich. In Deutschland liegt der Anteil von Strom aus regenerativen Energien aktuell bei ca. 12%. Das reicht noch lange nicht für eine flächendeckende Versorgung. Also bleibt nur die Möglichkeit, den Bedarf zu senken. Aber wie?

Auf den Bau von Aufzügen zu verzichten, ist keine Alternative. Im Gegenteil, wird der Bedarf nach Wohnraum, der mit einem Aufzug zugänglich ist, auf Grund der demografischen Entwicklung noch steigen. Elektrische Geräte weniger zu benutzen, ist im Bereich der Aufzugtechnik auch keine Alternative. Also müssen neue Techniken entwickelt werden, um den Energiebedarf zu senken, ohne die Funktionsfähigkeit einzuschränken.

Zzt. liegt der Bedarf an elektrischer Energie bei ca. 5-8% des Energiebedarfs eines Gebäudes. Der Wärmeverlust durch einen offenen Schacht und der Energiebedarf für eventuell vorhandene Belüftung/Klimatisierung der Triebwerksräume kommen noch dazu. Mit fast 60% wird zzt. am meisten Energie für die Wärmeversorgung der Gebäude aufgebracht. Hier hat die Politik strickte Grenzwerte vorgegeben, so dass dieser Wert kontinuierlich sinkt. Erste Nullenergiehäuser gibt es seit einigen Jahren. Fällt bei einem Gebäude der Bedarf an Wärmeenergie weg, liegen der prozentuale Anteil des Energiebedarfs der Aufzüge plötzlich bei 20% des Gesamtenergiebedarfs. Damit geraten sie direkt in den Fokus der Energiesparer.

Kosten eines Aufzugs über die gesamte Lebensdauer

Die Anschaffungskosten liegen nur bei 25-30% der Gesamtkosten über die ca. 20-jährige Lebensdauer eines Aufzugs. Die Betriebskosten sind damit wesentlich höher als Anschaffungskosten. Neben dem unmittelbaren Energiebedarf des Aufzugs stecken indirekte Energiekosten in den benötigten Ersatzteilen, Aufwendungen für die Wartung und die Herstellung und Entsorgung des Aufzugs. Die Senkung des Energiebedarfs des Aufzugs hat einen direkten Einfluss auf die Produkt- und Betriebskosten.

Vorgaben aus der Politik

Die Politik gibt einen Rahmen zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes und des Energiebedarfs vor. Im Kyoto-Protokoll wurde im Dezember 1997 beschlossen, global den Ausstoß von Treibhausgasen zu senken. Die meisten Staaten der Welt haben das Kyoto-Protokoll inzwischen unterzeichnet und ratifiziert. Zzt. erhöht sich jedoch der Anteil der Treibhausgase in der Atmosphäre weiterhin.

Im Bereich der Aufzugindustrie gibt es aktuell noch keine gültigen Normen, die sich direkt auf den Energiebedarf eines Aufzugs beziehen. In verschiedenen Gremien wird an einem Normenwerk gearbeitet.

Normierung bei der ISO

Von der ISO wurde die Arbeitsgruppe ISO/TC178/WG10 mit der Erarbeitung des ISO-Standards ISO 25 745 beauftragt. Der erste Teil, der sich u. a. mit Messung und Berechnung beschäftigt, ist als Entwurf erstellt. Der zweite Teil behandelt u. a. die Angaben zur Klassifizierung der Anlagen bezüglich des Energieverbrauchs.

Normierung bei der EU

Die folgenden EC-Direktiven zum Thema Energie sind bereits gültig, haben aber nur indirekt Einfluss auf Aufzüge.

EC-Directive 2002/91/EC

Die EC-Richtlinie 2002/91/EC betrachtet die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (Energy Performance of Buildings, EPB). Rund 40 % des Gesamtenergiebedarfs der EU wird durch Gebäude verbraucht, die im Sinne dieser EC-Richtlinie behandelt werden. Diese Richtlinie wurde in Deutschland im Energiespargesetz (EnEG) national umgesetzt, welches die Grundlage für die Energiesparverordnung (EnEV) darstellt. Nach der EnEV wird von einer benannten Stelle oder einem Energiedienstleistungsunternehmen ein so genannter Energiepass (Building Energy Certificate) für Gebäude ausgestellt. Dieser dient als Nachweis bezüglich dem Stand der Maßnahmen zur Energieeinsparung. Werden die in der EPB beschriebenen Maßnahmen umgesetzt, liegt die erwartete Energieeinsparung bei mindestens 30 %.

EC-Directive 2005/32/EC

Eine weitere EC-Richtlinie zum Thema Energie ist die EC-Richtlinie 2005/92/EC, Energy using Products (EuP), bzw. Öko-Design-Richtlinie. Wichtig im Zusammenhang mit der Richtlinie EuP ist ein Zertifizierungsprozess ähnlich der CE-Zertifizierung. Ein entsprechendes Zeichen soll anzeigen, dass das Produkt nach umweltfreundlichen und damit auch energiesparenden Kriterien entwickelt und gefertigt wird. Inwieweit Aufzüge und Fahrtreppen von diesen beiden EC-Richtlinien betroffen sind ist noch nicht klar, da sie in den Texten und Anhängen der beiden Richtlinien nicht ausdrücklich erwähnt wurden.

ELA WG Ecology & Energy

Bei der ELA arbeitet eine Working Group am so genannten „E4-Projekt“ (energy-efficient elevators and escalators) der IEEA / EC (intelligent energy executive agency).

Normierung in Deutschland

Aktuell wird in Deutschland die Richtlinie VDI 4707 ausgearbeitet. Diese beschreibt eine Beurteilung und Kennzeichnung des Energiebedarfs von Aufzuganlagen nach einheitlichen Kriterien. Ähnlich, wie bei der EnEV für Gebäude, soll für Aufzüge ein einheitlicher Energiepass ausgestellt werden. Die Richtlinie VDI 4707 gibt damit ein einfach zu verstehendes Mittel zur energetischen Klassifizierung des Aufzugs vor.

Um unterschiedlichen Anwendungsgebieten und Bauformen gerecht zu werden, erfolgt eine Einteilung der Aufzüge in eine Nutzungskategorie. Danach werden zwei Energiemessungen durchgeführt. Zum einen die Messung des Energiebedarfs bei einer definierten Messfahrt. Bei dieser wird mit leerer Kabine einmal aufwärts und einmal abwärts über die gesamte Förderhöhe durch den Schacht gefahren. Zum anderen wird der Stillstandsbedarf 10 Minuten nach der letzten Fahrt ermittelt. Abhängig von der zugeordneten Nutzungskategorie kann dann mit den ermittelten Messwerten die Energieeffizienz für das Fahren, den Stillstand und die Gesamteffizienzklasse bestimmt werden.

Diese Richtlinie sollte im September 2008 verabschiedet werden. Auf Grund vieler Einsprüche muss sie jedoch noch einmal überarbeitet werden und wird wahrscheinlich Ende 2009 erscheinen. Das Ziel der Richtlinie ist die globale Einsparung von Energie. Dieses Ziel hat sie schon heute erreicht, da die alleinige Ankündigung dazu geführt hat, dass sich viele Hersteller von Komponenten und Aufzügen mit dem Thema beschäftigt und dann energiesparende Produkte entwickelt haben.

Messen des Energiebedarfs

Laut Definition ist die Effizienz (lat. efficere „zustande bringen“) das Verhältnis vom Nutzen zu dem Aufwand mit dem der Nutzen erzielt wird. Wenn man sich mit der Energieeffizienz eines Aufzugs beschäftigt, muss man Aufwand und Nutzen ins Verhältnis setzen. Der Aufwand der erbracht werden muss, besteht in der Herstellung und Errichtung des Aufzugs, der Wartung, Wärme und Abwärme, elektrischer Energie und schließlich der Entsorgung nach der Laufzeit. Dem gegenüber steht der Nutzen, dem Transport einer bestimmten Masse über eine bestimmte Höhe. Dies ist jedoch nicht besonders praktikabel, so dass hier nur der Bedarf an elektrischer Energie für den Betrieb des Aufzugs betrachtet werden soll.

Will man den Energiebedarf eines Aufzugs bestimmen, kommt man nicht um die Durchführung einer Messung der elektrischen Energie herum. Bevor man damit beginnt, sollte man sich ein paar Gedanken über die physikalischen Eigenschafen von Strom und Spannung am Anschluss des Aufzugs machen und was man überhaupt misst. Dazu sollen hier ein kurzer Überblick auf die physikalischen Grundlagen gegeben werden.

Zuerst stellen wir uns die Frage, „Was soll ermittelt werden?“. Es soll der Bedarf an elektrischer Energie eines Aufzugs ermittelt werden. Für Gleichstrom gilt, dass sich die Leistung aus dem Produkt von Strom und Spannung ergibt.

P = U * I

Aufzüge werden jedoch mit Drehstrom betrieben. Für zeitlich sich ändernde Ströme und Spannungen gilt:

 

Die elektrische Energie ergibt sich aus der Ermittlung der Leistung über der Zeit:

Da der Aufzug an ein 3-phasiges Drehstromnetz angeschlossen ist und die Phasen nicht gleichmäßig belastet werden, muss die Energie für alle drei Phasen gleichzeitig ermittelt und summiert werden. Diese Möglichkeit bieten relativ teure Netzanalysatoren wie z. B. Der 'Power Logger Fluke 1735' oder der Messkoffer 'MRG 510Flex' der Firma Janitza. Dieser Messkoffer zeichnet die Messwerte alle 200 ms in einem 128 MB großen Speicher auf. Diese können später mit einer entsprechenden Software ausgelesen und dann ausgewertet werden.

Zur Messung der Spannung werden nur die Messspitzen des Messsystems an die drei Phasen und den Nullleiter angeschlossen. Die Messung des Stroms kann auf verschiedene Weise erfolgen und ist um einiges aufwendiger.

Direkte Strommessung

Bei der direkten Strommessung fließt der Strom unmittelbar durch das Messsystem. Es sind sehr genaue Messungen kleiner Ströme möglich. Für den Aufbau der Messung muss der Strompfad unterbrochen und das Messgerät eingefügt werden. Treten während der Messung Spitzenströme auf, die weit über den Messbereich hinausgehen, kann dies zur Zerstörung des Messsystems führen!

Die direkte Strommessung kann z. B. über einen Nebenschlusswiderstand (englisch Shunt) oder mit Hilfe eines Dreheisenmessgeräts erfolgen.

Indirekte Strommessung

Bei der indirekten Strommessung fließt der Strom nicht durch das Messsystem. Hier wird indirekt über die Stärke des Magnetfelds, dass sich um einen stromdurchflossenen Leiter ausprägt, auf die Stromstärke geschlossen.

Für die Messung wird der Leiter durch einen Stromwandler oder eine Rogowskispule geführt und diese an das Messsystem angeschlossen. Je nach Bauform der Messwandler muss für die Messung nicht der Strompfad unterbrochen werden. Die Spulen können geöffnet und um den Leiter gelegt werden.

Die großen Unterschiede zwischen dem Fahrstrom und dem Ruhestrom eines Aufzugs erschweren das Messen. Wenn man den Fahrstrom messen will, muss das Messsystem so ausgelegt sein, dass es den maximalen Fahrstrom messen kann. Muss beispielsweise der Strom eines Aufzugs gemessen werden, der kurzzeitig einen Fahrstrom von 200 A erreichen kann, wählt man für die Messung den nächst größeren Messwandler (300 A). Dieser bestimmt den Messbereich für die Messung. Daraus ergeben sich nun zwei Probleme für die Ermittlung der geringen Ströme im Stillstand.

Ein Problem ergibt sich aus der Fehlerrechnung. Dies soll an dem folgenden Beispiel vereinfacht dargestellt werden.

Bei der Verwendung eines Messgeräts der Klasse 1B für hoch genaue Messungen nach EN 61000-4-7:2002 hat dies eine Messgenauigkeit (Irng) = 0,05% vom verwendeten Messbereich. Dazu kommt noch die zusätzliche Messungenauigkeit des Rogowski-Stromwandlers, wenn der Leiter nicht senkrecht in der Mitte ist von bis zu einem Prozent.

Überschlagsweise ergibt sich aus der Messungenauigkeit 0,05 % von 300 A ein Messfehler von +- 0,15 A, dies entspricht einer Messungenauigkeit PΣ = 104 W.

Bei einem Aufzug, mit einer Leistungsaufnahme in Ruhe von ca. 140 W, ergibt sich ein Messfehler von: 104/140=74%

Die so ermittelten Messwerte sind nicht verwendbar.

Ein zweites Problem ergibt sich generell aus der physikalischen Art und Weise der Messung von Strom. Es ist technisch nicht möglich, Strom über den gesamten Messbereich mit einer definierten Genauigkeit zu messen.

Die 'Measuring Instruments Directive 2004/22/EC' beschreibt, dass der Fehler bei Werten die kleiner sind als 40 % des Messbereiches zu groß ist und nicht verwendet werden können.

Daraus folgt: Die Leistungsaufnahme in Ruhe und während der Fahrt kann nicht in einer Messung erfolgen. Es müssen zwei separate Messungen für die beiden Betriebszustände durchgeführt werden!

Für die Messung des geringen Ruhestrom bietet sich eine direkte Messung an, bei der jedoch darauf geachtet werden muss, dass es nicht zu einer Überlastung/Zerstörung des Messgerätes kommt.

Arbeitsschutz

Beim Messen der Energie ist, wie natürlich auch bei anderen Arbeiten, der Arbeitsschutz zu berücksichtigen.

Wer jedoch selbst einmal die Messung am 'lebenden Objekt' durchgeführt hat, weiß, wie nah man dabei an Spannung führenden Teilen gearbeitet hat. Hierfür muss das Personal entsprechend geschult werden. Arbeiten an Spannung führenden Teilen sind nur vom Fachmann auszuführen! Weiterhin ist für die Arbeiten spezielles Werkzeug und eine Schutzausrüstung erforderlich.

Im aktuellen Skript der VDI 4707 sind die Verbraucher beschrieben, deren Energiebedarf man bei der Messung berücksichtigen muss. Bei Aufzügen befindet sich im Triebwerksraum meist ein Hauptschalter, an dem man den Aufzug abschalten kann. Führt man an dieser Stelle die Messung durch, hat man den wesentlichen Energiebedarf des Aufzugs bei der Fahrt erfasst, jedoch nicht alles. Oft wird durch eine separate Einspeisung die Energie für das Schachtlicht, die Steckdosen auf der Kabine, Notrufgeräte und andere Verbraucher abgegriffen. Dieser Energiebedarf ist ebenfalls zu ermitteln und muss in die Berechnung mit einfließen.

Um die Messung durchzuführen, schließt man die Messgeräte unter Berücksichtigung des Arbeitsschutzes an der Anlage an und führt die Messung durch.

Je nach Messgerät zeichnen diese in einem internen Speicher die Messdaten auf, so dass man sie später im Büro auswerten kann, oder sie haben einen Trigger-Eingang mit dem man genau den Zeitraum für die Messung bestimmen kann.

Abhängig vom verwendeten Messgerät gestaltet sich der Aufwand für die Auswertung der Messdaten unterschiedlich. Bei manchen Geräten kann man einen Wert ablesen, bei anderen wertet man große Datenmengen nach den verschiedensten Merkmalen aus.

Auf jeden Fall ist der Aufwand für eine 'genaue' Bestimmung des Energiebedarfs nicht zu unterschätzen. Für die Zukunft müssen hier neue Verfahren gefunden werden. Eine Möglichkeit könnte in der rechnerischen Bestimmung liegen, wenn die Komponentenhersteller die Verbrauchswerte für die verschiedenen Betriebszustände angeben würden. Damit wäre auch eine Abschätzung des Energiebedarfs vor der Errichtung möglich.

Entwicklung des Energiebedarfs

Es gibt nicht viele verlässliche Daten, die man für eine statistische Auswertung heranziehen könnte. Viele Hersteller beginnen nun erst mit Messungen an ihren Anlagen, stellen diese Daten jedoch nicht frei zur Verfügung.

Im Auftrag eines Forschungsprojekts im Auftrag des Bundesamtes für Energie der Schweiz wurden Messungen an 33 Aufzügen unterschiedlichen Alters, Anwendungsgebieten, verwendeten Technologien von verschiedenen Herstellern durchgeführt und ausgewertet.

Diese Messungen haben folgendes ergeben.

Der Energiebedarf für das Fahren ist bei Seilaufzügen dank Frequenzumrichter und getriebelosem Antrieb zurückgegangen.

Bei Aufzügen mit hydraulischem Antrieb zeigt der Einsatz von Frequenzumrichtern, Gegengewichten oder Druckspeichern, dass ebenfalls ein großes Einsparpotential für den Fahrbetrieb vorhanden ist.

In den letzten 30 Jahren ist der Energiebedarf im Standby jedoch stark angestiegen. Er liegt zzt. bei ca. 60% des gesamten Energiebedarfs.

Würde man diese Zahlen auf die 650000 Aufzüge in Deutschland hoch rechnen, ergibt sich ein Stillstandsbedarf von 755 GWh!

Weiterhin haben die Messungen gezeigt, dass zum Beispiel Rückspeiseeinrichtungen nur in einem sehr schmalen Bereich der Fahrt Energie in das Netz rückspeisen. Sie haben jedoch auch einen nicht zu vernachlässigen Stillstandsbedarf. Der Einsatz ist daher nur bei Aufzügen sinnvoll, die ständig im Gebrauch sind, wie zum Beispiel in Krankenhäusern.

Betrachtet man sich den Energiebedarf eines Aufzugs im Stillstand, so entfallen zurzeit ca. 1/3 auf das Kabinenlicht, wenn dies nicht in Ruhe ausgeschaltet wird, was in Deutschland leider noch überwiegend der Fall ist.

Ein weiteres Drittel entfällt auf die Ansteuerung automatischer Türen, wenn diese ständig bestromt werden müssen, um in den Endpositionen gehalten zu werden.

Das letzte Drittel ist für den gesamten Rest aller im Stillstand betriebenen Verbraucher, wie zum Beispiel Steuerung, Frequenzumrichter, Tableaus mit Digitalanzeigen, Lichtgitter, Notrufeinrichtung usw.

Was lernen wir aus diesen Zahlen? Wie kann man den Energiebedarf von Aufzügen senken?

Für den Fahrbetrieb eines Seilaufzugs gilt, dass ein moderner getriebeloser Antrieb mit Frequenzumrichter sehr effektiv arbeitet.

Bei Aufzügen mit hydraulischem Antrieb, die öfter Fahren, sollte der Einsatz eines Antriebs mit Frequenzumrichter geprüft werden. Daraus ergibt sich eine wesentlich bessere Energiebilanz und die entstehende Wärme kann über einen Bremswiderstand abgeleitet werden, wodurch sich die Haltbarkeit des Öls spürbar verlängert.

Generell gilt, dass in Aufzügen sparsame Leuchtmittel eingesetzt werden sollten. Das Kabinenlicht und die Anzeigen in der Kabine sollten in Ruhe immer abgeschaltet werden. Wird das Kabinenlicht öfter ausgeschaltet, macht hier der Einsatz einer Energiesparlampe keinen Sinn. Es sollten dann die modernen LED-Leuchten verwendet werden, da die Lebensdauer bei LEDs nicht von der Schalthäufigkeit beeinflusst wird und sie nach dem Einschalten sofort die volle Helligkeit haben.

Moderne Anzeigen und Displays besitzen auch einen reduzierten Energiebedarf, wenn sie zum Beispiel mit einer LED-Hintergrundbeleuchtung ausgestattet sind, oder sogar selbstleuchtend sind, wie das bei OLED-Anzeigen der Fall ist.

Betrachtet man nicht nur den Bedarf an elektrischer Energie sondern auch den Energiebedarf der anfällt, wenn ein Servicetechniker anreisen muss, so gilt für alle Komponenten, dass sie eine hohe Lebensdauer haben müssen. Dies schließt den Einsatz von Glühlampen und Soffitten nahezu aus.

Der zweite große Energiebedarf entsteht beim Halten der Türen in den Endlagen. Hier sollten Türantriebe eingesetzt werden, die mechanisch die Türen in den Endlagen halten, ohne oder mit einem sehr geringen Bedarf an elektrischer Energie.

Weiterhin besteht ein Einsparpotential an vielen kleinen 'Baustellen', die in ihrer Summe jedoch nicht zu vernachlässigen sind.

Zum Beispiel können bei Aufzugsgruppen die Zwischenkreise der Umrichter miteinander verbunden werden. Verzögert dann ein Aufzug stellt er diese Energie den anderen Gruppenteilnehmern zur Verfügung, ohne das bei dieser Lösung ein Mehrverbrauch im Stillstand auftritt.

Generell sollen in den Anlagen effektive Schaltnetzteile mit einem Wirkungsgrad in allen Betriebsmodi von über 80% eingesetzt werden.

Aus der Betrachtung, dass der Energiebedarf mit der Nutzlast des Aufzugs steigt, ergibt sich, dass ein Aufzug generell nur so groß ausgelegt wird, wie auch der Bedarf ist.

Ist die Kabine eines Seilaufzugs nur selten mit der vollen Nennlast beladen, dann ist eine Energieeinsparung möglich, wenn das Gegengewicht kleiner als 50% der Nennlast ausgelegt wird. Hat sich bei einem Gebäude die Nutzung geändert und ein Aufzug ist nun überdimensioniert, kann geprüft werden, ob das Gegengewicht eventuell verkleinert werden kann. Das muss an der jeweiligen Anlage von einem Fachmann festgestellt werden.

Mit Hilfe spezieller Festhaltevorrichtungen könnte das Absenken von hydraulischen Aufzügen in die unterste Etage und die Nachstellvorgänge, die auch viel Energie benötigen, unnötig werden.

Eine sehr effektive Maßnahme zur Reduzierung des Stillstandsbedarf ist die teilweise oder komplette Abschaltung von einzelnen Baugruppen oder ganzen Aufzügen in Ruhephasen.

So können zum Beispiel nachts in einem Hotel 3 Anlagen einer 4er-Gruppe abgeschaltet werden. Entsteht erhöhter Bedarf, kann die verbliebene Anlage die anderen Aufzüge Schritt für Schritt 'wecken'. In Verwaltungsgebäuden, die an Wochenenden nicht benutzt werden, können die Aufzüge durch Abschaltung wesentlicher Baugruppen in eine Art Tiefschlaf geschaltet werden. Da bei dem ersten Ruf an einem Außentableau die Anlage dann erst 'booten' muss, wird dieser Ruf um ca. 20 Sekunden verzögert behandelt, ein Kompromiss, der sicherlich in den meisten Fällen akzeptabel ist.

Weiterhin können Gruppenalgorithmen so angepasst werden, dass sie in Phasen außerhalb der Spitzenzeiten die Rufe optimiert nach energetischen Gesichtspunkten abarbeiten.

Viele kleine Maßnahmen lassen sich im Bereich der Elektronik vornehmen. So können die verwendeten Prozessoren in Zeiten der 'Ruhe' in einen Energiesparmodus gehen.

Beispiel einer Nachrüstung

Bei einem Aufzug in Bergisch Gladbach wurde der Energiebedarf ermittelt. Es handelt sich um einen Lastenaufzug der vor einigen Jahren mit einem neuen Antrieb und Frequenzumrichter ausgerüstet wurde. Da es sich um einen Testaufzug einer Herstellerfirma handelt, war ein zweiter Umrichter und jede Menge zusätzlicher Sensorik an diesem Aufzug verbaut. Bei einer ersten Messung wurden die folgenden Verbrauchswerte ermittelt:

Technische Daten:
Aufzughersteller: Hopman Köln
Standort: Industrieweg 13, 51429 Bergisch Gladbach
Aufzugmodell: Lastenaufzug Fabrikat Nr. 10063
Aufzugart: Seilaufzug
Nennlast: 4400 kg
Nenngeschwindigkeit: 0,5 m/s
Fahrtenzahl pro Tag: < 100
Fahrzeit pro Tag: < 0,5 h
EFahren: 21 Wh
PStillstand: 485 W
Energiekosten/Jahr: 929 €

Ohne Optimierungsmaßnahmen müsste dieser Aufzug in die Energieeffizienzklasse D eingestuft werden.

Wenn man diese Werte analysiert, kommt man zu dem Ergebnis, dass eine Optimierung des Fahrbedarfs keinen Sinn macht. Der Wert EFahren von 21 Wh ist optimal , für einen Aufzug dieser Bauart und mit nur 100 Fahrten pro Tag ist der Einsatz einer Rückspeiseeinrichtung nicht sinnvoll.

Der Stillstandsbedarf PStillstand von 485 W ist katastrophal – hier muss angesetzt werden. Die Hauptverbraucher im Stillstand sind das Kabinenlicht, ein Infodisplay in der Kabine, die Umrichter und die zusätzliche Testsensorik.

Die Standardfunktionen „Kabinenlicht in Ruhe aus“ + „Signale in Ruhe aus“ reichen nicht aus, um den Stillstandsbedarf signifikant zu reduzieren. Daher wurde die Nachrüstung eines Energiesparschützes beschlossen. Dieses schaltet in Ruhephasen alle nicht benötigten Verbraucher ab.

Im ersten Schritt der Nachrüstung wurden mit dem BlueModus-Energiesparschütz die Umrichter, Kabinenelektronik, Infodisplay abgeschaltet. Bei einem Außenruf oder dem Öffnen der Drehtür „weckt“ die Steuerungssoftware den Aufzug in 10 Sekunden wieder auf.

Nach der Umrüstung wurde eine Stillstandsbedarf von PStillstand = 65 W ermittelt.

Mit diesem Wert könnte der Aufzug in die Energieeffizienzklasse A eingestuft werden.

Stellt man den Aufwand und den Nutzen gegenüber, ergibt sich der folgende Sachverhalt.

Material für die Umrüstung: 326 €
Arbeitsaufwand für die Umrüstung: 295 €
Ersparnis nach der Umrüstung: 640 €/Jahr

Die Kosten für die Umrüstung amortisieren sich nach 354 Tagen!

Zusätzlich erreichen wir einen positiven Effekt für die Umwelt, eine Verbesserung der Energiebilanz des Gebäudes und damit eine Senkung der Nebenkosten. Es ergibt sich eine Wertsteigerung der Immobilie und für den Betreiber ein Imagegewinn.

Dies ist jedoch nicht alles. Weitere Sparmaßnahmen sind geplant. Das Kabinenlicht soll auf LED-Technik umgerüstet werden, die Stillstandsschaltung soll weiter optimiert werden und die Steuerungssoftware wird auf Basis neuer CANopen-Energiesparfunktion optimiert. Mit diesen Funktionen wird ein Stillstandsbedarf von ca. <10 W erwartet.

Anwenden

Nun müssen die gewonnen Kenntnisse in die Praxis umgesetzt werden. Die Beispiele zeigen, dass die Wirtschaftlichkeit beim Einsatz energiesparender Technik gegeben ist. Auch die Nachrüstung lohnt sich, da gerade der Stillstandsbedarf bei den Anlagen in den vergangenen 15 Jahren nicht im Mittelpunkt der Entwicklung stand.

Für eine sinnvolle Nachrüstung gibt es jedoch nicht das Patentrezept. Jeder Anwendungsfall ist verschieden und es muss gemeinsam mit dem Betreiber eine effektive Lösung besprochen werden. Daraus ergibt sich ein Beratungsbedarf.

Was können Sie nun unternehmen, um zukünftig energiesparende Techniken einzusetzen.

Erstens – beschäftigen Sie sich mit dem Thema. Ein erster Schritt ist dieser Artikel. Arbeiten Sie sich in das Thema ein. Lernen Sie, für welchen Anwendungsfall sich welche Technik anbietet.

Zweitens – Beraten Sie Ihren Kunden. Zeigen Sie ihm, dass Sie die entsprechende Kompetenz besitzen.

Drittens – Messen Sie an einem Aufzug den Energiebedarf und zeigen Sie das Einsparpotential bei einer Nachrüstung bzw. Modernisierung auf.

Sehen Sie die kommenden Richtlinien und Normen nicht als zusätzliche Belastung, sondern als Chance. Wir profitieren alle davon, zum einen wirtschaftlich und zum anderen auch im Sinne des Klimaschutzes.

Strom ist gelb aber Sparen ist blau!

Quellen

Weitere Informationen finden Sie unter:
VDI 4707 E www.VDI.de
International Energy Agency www.iea.org
Schweizer Studie www.electricity-research.ch
Berechnung Energiezertifikat www.liftwiki.net/wiki/Portal:Energieeffizienz
Ökodesign-Richtlinie www.umweltbundesamt.de/produkte/oekodesign/
BlueModus® www.boehnkepartner.de

 

Dipl. Ing. Jörg Hellmich
BÖHNKE + PARTNER
GmbH STEUERUNGSSYSTEME