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EnEffAH

Energie Effizienz in der Produktion im Bereich der Antriebs- und Handhabungstechnik (EnEffAH)

Projektbeschreibung

Hauptseite des Projektes: externer Link www.eneffah.de

Vorhabensziel ist die Entwicklung von Methoden, Werkzeugen und Produkten um eine energieeffiziente Automatisierung zu gewährleisten. Die richtige (effektive) Wahl der Technik, sowie der richtige (effiziente) Betrieb sind maßgeblich für die Energieeffizienz und die Funktionalität. Ausgehend von einer Gesamtbetrachtung soll im Bereich der Anwendung neben der Pneumatik auch die elektrische Antriebstechnik und die Verwendung dieser Technologien im Bereich Handling und Robotik betrachtet werden.

Die pneumatische Antriebstechnik nutzt als Antriebsmedium komprimierte Luft und zeichnet sich durch eine umweltschonendere und einfachere Bauweise aus. Gerade bei "Halte"-Aufgaben bietet die Pneumatik einen großen Vorteil gegenüber elektrischen Antrieben, da diese sich stark aufhitzen und eine konstante Stromaufnahme erfordern. Bisherige Aktivitäten im Bereich der Druckluft sind vorzugsweise im Bereich der Erzeugung und Verteilung anzusiedeln. In den unteren Ebenen, in welchen es um die lokale (am Ort der Anwendung) und um die eigentliche Druckluftanwendung geht, sind bisher keine praktikablen Lösungen vorhanden. Die Vorgehensweise in diesem Projekt ist "bottom up" gemäß folgender einfacher Überlegung:

  • Was nicht verbraucht wird, muss nicht erzeugt und verteilt werden.

Durch Verwendung neuester Technologien, welche auch die Integration von Systemelementen zu intelligenten mechatronischen Aggregaten erlauben, lassen sich hochinnovative, flexible Produkte für den energieeffizienten Betrieb in der Automatisierungstechnik erstellen.

Im Bereich der elektrischen Antriebe beziehen sich die Wirkungsgradoptimierungen bisher hauptsächlich auf den Betrieb mit konstanter Drehlzahl (z.B. Pumpen), aber nicht auf einen Start-Stop Betrieb, wie er beim Positionieren oder bei Pick und Place Anwendungen auftritt. Durch Verfahren der Energierückspeisung bzw. -zwischenspeicherung ist in diesem Anwendungsbereich großes Potential vorhanden.

Die Betrachtung soll unter folgenden Aspekten der Energieeffizienz (Nachhaltigkeit) erfolgen: Wichtig ist dabei auch der Aspekt der Gesamtbetrachtung und Systemanalyse von der Erzeugung bis zur Anwendung. Hier gilt es Methoden und Simulationswerkzeuge für die Unterstützung bei Planung und Anwendung zu entwickeln.

Die einzelnen Projektpakete gliedern sich dabei wie folgt:

  • Systemauslegung/ Projektierung sowie Analyse und Optimierung unter Berücksichtigung von Energieeffizienz
    • Entwicklung von Methoden und Simulationswerkzeugen für die Unterstützung bei Planung und Anwendung
    • Technologieauswahl unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz
  • Energieerzeugung/ Bereitstellung und Verteilung
  • Anwendung
    • Energieoptimale Steuerung/Regelung von Antrieben
    • Energieoptimaler Systembetrieb, Bahnplanung und Handling
    • Energierückgewinnung
    • Alternative Antriebslösungen/Hybridtechnologie
    • Reduzierte Ansteuerleistung durch Verwendung von Low-Power-Technologie in der Ventiltechnik, Elektronik, Sensorik und Steuerungstechnik.
    • Optimierte Bauweise mit Integration der Komponenten (Leckageminimierung, Totvolumenreduzierung, ...)
    • Niedrigeres Gewicht und geringerer Materialeinsatz durch kleine, kompakte und integrierte Bauweise

Hinsichtlich der Energierückgewinnung bei elektrischen Antrieben steht hierbei das Nutzungspotential der im System vorhandenen kinetischen Energien im Vordergrund des Interesses. Für diesen Zweck ist beispielsweise die Kurzzeitenergiespeicherung in den Gleichspannungszwischenkreisen der Umrichter von Interesse. Für Anwendungen mit exzessiver potentieller Energie, wie z.B. Hubwerks- und  Aufzugsanwendungen, ist die Netzrückspeisung ins Versorgungsnetz eine bereits bekannte Technik, die aber für Produktionsanlagen wegen des hohen gerätetechnischen Aufwands der Netzrückspeisung im allgemeinen nicht in Frage kommt. Techniken zur Netzrückspeisung werden daher im Rahmen dieses Vorhabens besonders in Betracht gezogen, da sie ein hohes Potential versprechen.

 

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Wir suchen jederzeit Studenten, die in unserem Projekt mitarbeiten möchten. Falls Interesse besteht, finden sich alle Themenstellungen und aktuelle Ausschreibungen auf folgenden Seiten:

 

Projektpartner

externer Link Festo AG&Co. KG

externer Link Kaeser Kompressoren GmbH

externer Link Metronix GmbH

externer Link Institut für System- und Innovationsforschung (FhG ISI)

externer LinkInstitut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe (ILEA, Universität Stuttgart)

Bei Fragen rund um das Projekt wenden Sie sich bitte an Susanne Krichel oder Matthias Doll.

Publikationen

  1. Hildebrandt, A. und Sawodny, O.: Bahnplanung und Dimensionierung servopneumatischer SISO-Antriebe, Automatisierungstechnik 55 (2007) 2, 75-85.
  2. S. V. Krichel and O. Sawodny, Modelling and Optimization in Pressurized-Air Networks – A first Approach with Respect to Energy-Efficiency, Proceedings of the 7th International Fluid Power Conference (IFK), Aachen,  2010, pp. 317-328.