Ökodesign-Richtlinie

Verschärfung mit Folgen

Was die neuen Energieeffizienzanforderungen für Drehstrommotoren ab Juni 2021 für Automatisierer und Maschinenbauer bedeuten.

Seit 2005 gibt es die Ökodesign-Richtlinie: Mit der „Richtlinie zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte“, wie sie vollständig im Beamtendeutsch heißt, werden Herstellung, Betrieb und Entsorgung von allen betroffenen Produktgruppen geregelt. Sie verpflichtet Hersteller von energieverbrauchsrelevanten Geräten, die Energieeffizienz ihrer Produkte zu erhöhen und deren Umweltauswirkungen zu reduzieren. 

Aktuell ist sind mehr als 30 sehr unterschiedliche Produktgruppen von der Ökodesign-Richtlinie umfasst: Die Palette reicht von Computern über Warmwasserbereiter bis zu Drestrommotoren – und genau hier tritt nun mit Juli 2021 eine Verschärfung dieser Verordnung in Kraft, die insbesondere die Automatisierer und Maschinenbauer betrifft.

Da Drehstrommotoren in allen möglichen Anwendungen eingesetzt werden, greift die Verordnung selbstverständlich auch überall dort, wo Maschinenanlagen eingesetzt werden. Aber welche Auswirkungen hat das in der Praxis, und was müssen Automatisierungstechniker dazu wissen?

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Der Ausweg über Frequenzumrichter fällt weg

„Durch die Verschärfung müssen ab dem 1. Juli 2021 auch Motoren mit kleineren Leistungen, sowie 8-polige und explosionsgeschützte Antriebe die Anforderungen der Energiesparklassen IE2 bzw. IE3 erfüllen. Die Untergrenze wird von 0,75 kW auf 0,12 kW abgesenkt. Eine weitere Neuerung ist die Einführung eines Mindestwirkungsgrades für Antriebselektronik. Die Nachfrage nach IE3-Motoren wird deshalb steigen und die Verbreitung von IE2-Motoren deutlich zurückgehen“, erklärt Peter Gatringer, der Geschäftsführer Getriebebau NORD GmbH. Das sind aber nicht die einzigen Neuerungen. „Zusätzlich zu den höheren Energieeffizienzanforderungen an die eingesetzten Motoren, fallen auch viele Ausnahmen weg, die bis heute gerne von Unternehmen genutzt wurden“, sagt Florian Breker, Product Manager bei Lenze. So konnte man die Regelung bisweilen umgehen, wenn Drehstrommotoren mit Frequenzumrichtern betrieben, oder Bremsen eingebaut wurden. 

Mehr Platz für Motoren einplanen

Der Wechsel von Energiesparklasse IE2 zu IE3 verursacht Aufwand, für Hersteller und Maschinenbauer gleichermaßen. Eventuell muss beim Einsatz von Elektromotoren an Frequenzumrichtern und der Einbindung in geregelte Systeme „die Parametrierung der Umrichter oder sogar das Steuerungsprogramm angepasst werden“, erklärt der Produktmanager für Motoren bei KEB Antriebstechnik, Daniel Lehmann. „IE3-Motoren weisen zum Teil andere elektrische und mechanische Kennwerte auf. Das gilt es im Zusammenspiel mit dem Betrieb am Frequenzumrichter und zum Teil auch mit der Steuerung zu betrachten“, so Lehmann weiter. In einigen Anwendungen wird deshalb mehr Platz benötigt: „Um die Verluste zu verringern, müssen höherwertige Materialien verwendet werden, dadurch wird der Motor oft größer, beziehungsweise länger, und somit teurer – im Detail um ungefähr 20 Prozent“, erläutert Florian Breker.
Unternehmen müssen aber selbstverständlich nicht nur technische Änderungen in ihren Anlagen vornehmen, die Umstellung verursacht auch administrativen Aufwand. Die neuen Motoren, ihre Stammdaten, Variantennummern und Preise wollen schließlich ins SAP-System eingepflegt werden. Lenze rechnet hier beispielsweise mit einem Pflegeaufwand von 500-1000 Euro – für eine neue Variante allein. 

Fokus vom Motor auf den Antriebsstrang

Wenn man Motoren energieeffizienter macht, um die neuen Vorschriften einzuhalten, entstehen dadurch Kosten auf mehreren Ebenen. Im Umkehrschluss müssen Unternehmen ihre Maschinen teurer machen und das ist, gerade in Hinblick auf die Wettbewerbssituation, ein bekannter „Pain Point“. Kunden kann aber versichert werden, „dass zwar die Anschaffungskosten des neuen Motors erst einmal höher sind, sich die Maschine aber, durch den verringerten Energieverbrauch, bereits nach ein bis zwei Jahren amortisiert“, sagt Florian Breker. Aber: „Wenn man sich beispielsweise ein Förderband oder andere Anlagen anschaut, dann macht die gesteigerte Energieeffizienz des Motors selbst nur ungefähr 10 Prozent des tatsächlichen Einsparpotentials aus“, so Breker. Es gäbe viel mehr Hebel, um die Energieeffizienz zu optimieren und diese würden deutlich über die Vorgaben der Verordnung hinausgehen. Wer seine Anlage umrüstet, sollte daher vorausschauend denken. „Die gesetzlichen Anforderungen haben sich bis jetzt alle drei bis fünf Jahre verschärft“, sagt Breker. „Wir kommen jetzt an einen Punkt, wo die reine Energieeffizienz des Drehstrommotors nahezu ausgeschöpft ist. Deshalb rechnen wir damit, dass sich der Gesetzgeber mehr auf den gesamten Antriebsstrang fokussieren wird und ein ganzheitlicher Ansatz in den Mittelpunkt rückt.“ Das zeige sich auch daran, dass mit der neuen Verordnung zum ersten Mal auch Frequenzumrichter betroffen sind.

Gründlich dokumentieren

Was müssen Unternehmen im Bereich der Antriebstechnik nun beachten, um normkonform zu sein? Die Umsetzung der verschärften Richtlinie wird schließlich von den Marktaufsichtsbehörden des jeweiligen EU-Mitgliedsstaats überprüft. Peter Gatringer, Geschäftsführer Getriebebau NORD GmbH, erklärt die Herstellersicht: „Als Hersteller sollte ich durch Tests belegen, dass der Motor bzw. die Antriebselektronik die Anforderungen der Ökodesign-Richtlinie erfüllen. Diese Tests kann ich als Hersteller selbst durchführen, muss sie aber gründlich dokumentieren. Im Anschluss stellt man dann eine sogenannte Konformitätserklärung aus. Sie bestätigt, dass der Motor bzw. die Antriebselektronik den EU-weiten Anforderungen an Sicherheit, Gesundheitsschutz und Umweltschutz entspricht. Dann kann ich das entsprechende Produkt mit der CE-Kennzeichnung versehen“, so Gatringer weiter. Und was müssen Maschinenbauer, also die Kunden der Hersteller, in weiterer Folge beachten? Daniel Lehmann von KEB sagt: „Da die Hersteller der Motoren nur gesetzeskonforme Antriebe ausliefern dürfen, sind die Kunden praktisch auf der sicheren Seite. Allerdings sollten sich die Anwender schon möglichst frühzeitig mit der Thematik auseinandersetzen, da sich unter Umständen technische Änderungen ergeben, die wiederum Einfluss auf die Maschine oder Vorrichtung haben können, die sie antreiben.“