Dutch poultry hatchery retrofits fans with high-efficiency IE4 motors

Damit aus einem Ei ein gesundes und leistungsfähiges Masthähnchen wird, ist eine komplexe Geflügelproduktionskette erforderlich. Probroed & Sloot mit Hauptsitz im niederländischen Groenlo hat sich auf den Brutvorgang spezialisiert: In fünf eigenen Brütereien in den Niederlanden und Deutschland produziert das unabhängige Unternehmen Eintagesküken höchster Qualität. Die Voraussetzung dafür liefern jahrelange Erfahrung und ein hoher Innovationswille, der sich auch in einer eigenen Forschungs- und Entwicklungsabteilung zeigt. So ermöglicht beispielsweise ein spezielles Track- & Trace-System die Rückverfolgung eines jeden einzelnen Kükens.

Ebenso anspruchsvolle Ziele verfolgt Probroed & Sloot beim Thema Nachhaltigkeit. Die Einsparung von Energie steht dabei besonders im Fokus. So wird beispielsweise die Wärme aus der Abluft zurückgewonnen und weiter genutzt. Als bisher jüngsten Optimierungsschritt nahmen sich die Verantwortlichen bei Probroed & Sloot die Umwälz-Ventilatoren in den Brutkammern vor. Rund 200 davon laufen allein am Standort Groenlo und das an sieben Tagen in der Woche rund um die Uhr. Angesichts dieser Dauerbelastung lohnen sich Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz besonders.

Vier gewinnt!

Höchste Effizienz

Schon vor der aktuellen Modernisierung der Ventilator-Antriebe setzte Probroed & Sloot auf Frequenzumrichter-getriebene Asynchronmotoren. Denn die elektronische Regelung der Motordrehzahl trägt wesentlich dazu bei, Energie einzusparen. Vor allem unter diesem Aspekt beschäftigt sich die europäische ErP-Richtlinie (Energy-related Products), auch Ökodesign-Richtlinie genannt (2005/32/EC und 2009/125/EG), mit dem Einsatz von Frequenzumrichtern. Sie wurde 2005 von der Europäischen Kommission verabschiedet, um die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte auf EU-Ebene zu regeln. Zwei entscheidende Arbeitsphasen sind inzwischen bereits abgeschlossen. Anfang 2015 begann die dritte.

In den ersten zwei Arbeitsphasen wurden vorrangig Anforderungen an die Effizienz einzelner Produkte definiert. So haben z.B. aus der ErP-Richtlinie resultierende Mandate dazu geführt, dass seit 2011 nur noch Motoren der „Effizienzklasse IE2 oder besser“ in Verkehr gebracht werden dürfen. Auch die zuvor bei Probroed & Sloot eingesetzten Antriebe entsprachen dieser Effizienzklasse.

Eine generell höhere Effizienz bieten Permanentmagnet-Motoren (PM-Motoren), die im Unterschied zu Asynchronmotoren auf jeden Fall mit einem Frequenzumrichter angesteuert werden müssen. Sie erfüllen heute standardmäßig die Anforderungen der IE3 (Premium Efficiency Class). Inzwischen sind jedoch auch hocheffiziente PMMotoren verfügbar, die die Anforderungen der in den Normen genannten höchsten Effizienzklasse IE4 gemäß IEC TS 60034-31 erreichen oder gar übertreffen.

Vor diesem Hintergrund entschloss sich Probroed & Sloot, Modelle verschiedener Hersteller einem Praxistest zu unterziehen. Dafür wurden einzelne Brutkammern jeweils zur Hälfte mit neuen Ventilator-Antrieben ausgestattet. Sechs Ventilatoren arbeiten in einer Kammer, drei links und drei rechts. Durch den Versuchsaufbau konnten also die Verbrauchswerte der drei bestehenden Asynchronmotoren mit denen der drei neuen Motoren unter absolut identischen Bedingungen verglichen werden.

Permanent-Magnet-Motor SPRiPM

In den Tests setzte sich mit deutlichem Abstand der Permanent-Magnet-Motor SPRiPM (Super Premium IPM Motor, gesprochen wie englisch „Supreme“) von YASKAWA durch, der in den Niederlanden von MCA Motion Control Automation B.V. vetrieben wird. Dieser Hocheffizienz-Motor wird als Antriebspaket zusammen mit einem Frequenzumrichter V1000 oder A1000 angeboten und deckt einen außergewöhnlich weiten IE4-konformen Bereich ab. Die bei Probroed & Sloot gemessenen Energieeinsparungen lagen – im Vergleich zu den IE2-Asynchronmotoren – bei rund 14 % im Nennpunkt und bei rund 50 % im für die Anwendung wichtigeren Teillastbereich.

Über die besondere Energieeffizienz hinaus zeichnet sich der SPRiPM durch sein extrem kompaktes Design aus. PM-Motoren sind schon konstruktionsbedingt deutlich kleiner und leichter als ein vergleichbarer Asynchronmotor. Bei der Neuentwicklung konnten die Abmessungen nochmals reduziert werden, sodass der neue Motor bis zu 40 % kleiner ist als ein entsprechender Asynchronmotor. Dies entspricht einer zwei Standardgrößen kleineren Rahmen-Abmessung. Zudem hat der SPRiPM ein um 50 % geringeres Gewicht und 60 % weniger Massenträgheit als ein Asynchronmotor. Das bedeutet: eine um 60 % schnellere Anlauf- und Auslaufzeit.

In Kombination mit einem bewährten YASKAWAUmrichter V1000 oder A1000 bildet der Motor ein leistungsfähiges und technisch einheitliches IE4-Antriebspaket für vielfältige Anwendungen. In der Umrichter-Software sind die motorspezifischen Parameter bereits integriert. Der Anlagenbauer muss das Motor-Umrichter-Paket also nur noch anschließen.

Bei Anwendungen mit variablem Drehmoment – eben auch bei Ventilatoren – bringt eine spezielle Funktion „Fliegender Start“ positive Effekte: Bei einem Stromausfall z.B. dreht das Lüfterrad noch nach. SPRiPM und V1000 bzw. A1000 erfassen die Geschwindigkeit bis hinunter zu 5 % der Nenndrehzahl und erlauben so ein optimales Wiederanfahren. Auch der geringe Geräuschpegel des Motors macht sich im Fall von Lüftern besonders positiv bemerkbar, da sich Lärm über die Flügel des Lüfters verstärken würde.

Fazit

Höchste Ansprüche an sich selbst stellen die niederländischen Brüterei-Spezialisten von Probroed & Sloot nicht nur bei der Qualität ihrer Eintagesküken, sondern auch in puncto Nachhaltigkeit. Beim Rund-um-die-Uhr-Betrieb der Brutkammern lohnen sich Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz besonders. Deshalb ersetzt das Unternehmen bei rund 200 Umwälz-Ventilatoren sukzessive die bestehenden IE2-Asynchronmotoren durch hocheffiziente SPRiPM-Motoren von YASKAWA, die die aktuell höchste Effizienzklasse IE4 erfüllen. Die Energieeinsparung liegt bei rund 50 % im für die Anwendung wichtigen Teillastbereich.