Hydraulische Aufzugsantriebe: Anforderungen und aktuelle Lösungen mit Frequenzumrichtern

2021-11-18 04:16:01 By : Ms. Cathy Su

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   Energieeffizienz wird bei der Konstruktion von hydraulischen Aufzügen immer wichtiger. Dementsprechend werden seit einiger Zeit auch Frequenzumrichter eingesetzt. Allerdings mangelt es bisher an durchweg einfachen, kostengünstigen und zuverlässigen Lösungen. Mit einer gemeinsamen Neuentwicklung von Blain Hydraulics und Yaskawa wird das anders.

Hydraulisch angetriebene Aufzüge eignen sich bekanntlich für vergleichsweise höhere Belastungen als seilbetriebene Aufzüge und sind rund 15 bis 25 Prozent günstiger. Sie ermöglichen zudem sehr zuverlässige und wartungsarme Lösungen, können aber nur begrenzte Höhen (bis ca. 18 Meter) abdecken. Bedenkt man, dass 95 Prozent aller Gebäude weltweit weniger als sechs Stockwerke haben und der Anteil der Hochhäuser nur rund ein Prozent beträgt, wird das Marktpotenzial von Aufzügen für niedrigere Gebäude schnell deutlich: 40 Prozent der rund 10 Millionen Aufzüge, die existieren hydraulische Aufzüge. 80.000 bis 100.000 neue werden jedes Jahr installiert.

Energieeffizienz wird insbesondere aufgrund steigender Energiepreise zu einem wichtigen Kriterium bei der Auswahl von Komponenten für Neuanlagen. Zudem bietet die hohe Anzahl installierter hydraulischer Aufzüge enormes Modernisierungspotenzial und auch hier spielt eine hohe Energieeffizienz eine zentrale Rolle. Entsprechend groß ist der Bedarf an neuen, effizienten Antriebskonzepten, die sich besonders für die Nachrüstung bestehender hydraulischer Aufzüge eignen.

Bei herkömmlichen hydraulischen Antrieben läuft die Pumpe immer mit voller Drehzahl. Der Ölfluss und damit die Bewegung der Kabine wird ausschließlich über das Regelventil geregelt. Das Ventil und die benötigte Ventilelektronik sind mitunter recht kompliziert. Die Bypass-Steuerung im Ventil führt zu einer starken Erwärmung des Öls, was die Lebensdauer verkürzt, einen Ölkühler erforderlich machen kann und sich zudem negativ auf den Fahrkomfort auswirkt. Auch die Abhängigkeit des Fahrkomforts von der Öltemperatur macht es oft erforderlich, die Ventile je nach Jahreszeit einzustellen. Die Energieeffizienz solcher Anlagen kann modernen Anforderungen kaum noch gerecht werden.

Ein wichtiger und logischer Schritt auf dem Weg zu energieeffizienten Antriebskonzepten für hydraulische Aufzüge ist daher der Einsatz moderner Frequenzumrichter. Entscheidende Vorteile solcher Systeme sind die Reduzierung der Motorleistung, die Reduzierung des Energiebedarfs und ein präzises und komfortables Fahrverhalten auch bei hoher Belastung.

Diesen Vorteilen stehen jedoch bisher Nachteile gegenüber: Entsprechende Systeme erfordern tendenziell höhere Anfangsinvestitionen. Auch Planung und Wartung sind relativ komplex. Zudem benötigen hydraulische Aufzüge mit Wandler im Gegensatz zu herkömmlichen ohne Umrichter im Leerlauf mehr Energie. Daher beschränkt sich der Einsatz von Frequenzumrichtern in hydraulischen Aufzügen derzeit auf Systeme, die für besonders hohe Nutzungsanforderungen ausgelegt sind. Nach aktuellen Schätzungen sind dies rund 20 Prozent [1].

Neue technische Entwicklungen erweitern den nutzbaren Anwendungsbereich energieeffizienter Lösungen mit Frequenzumrichtern. Allerdings haben sich zwei gegenläufige Wege als Sackgassen erwiesen: Die Reduzierung der Komplexität auf Kosten der Performance. Und die Verbesserung von Fahrkomfort und Effizienz durch immer komplexer werdende Zusatzkomponenten wie Sensoren oder Encoder, die das System komplex, fragil und für Laien schwer handhabbar machen.

Eine von Blain Hydraulics und Yaskawa gemeinsam entwickelte VVVF-Lösung (Variable Voltage Variable Frequency) zeigt dagegen das eigentliche Optimierungspotenzial: Dieses liegt zum einen in der Frequenzumrichter-Technologie selbst und zum anderen in das Ventil des Steuerblocks. Der sinnvolle Einsatzbereich von Frequenzumrichtern umfasst mittlerweile rund 70, in Europa rund 80 Prozent der hydraulischen Aufzüge in Wohngebäuden mit Motorleistungen bis 15 kW.

Die energieeffiziente Paketlösung besteht aus dem neuen hydraulischen Regelventil EV4 von Blain und dem ebenfalls neuen Frequenzumrichter L1000H von Yaskawa. Sowohl Ventile als auch Frequenzumrichter sind in verschiedenen Größen und Ausführungen erhältlich. Der Motor wird ohne Encoder gesteuert (Open Loop). Ein Drehzahlsensor, der sich meist direkt am Motor im Tank befindet und somit einen wichtigen Kostenfaktor darstellt, wird nicht benötigt. Das vereinfacht nicht nur das System, sondern macht die Lösung auch besonders attraktiv für die Umrüstung bestehender Einheiten.

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