Pneumatische Antriebe

Warum Automatisierung mit pneumatischen Antrieben wirtschaftlich und innovativ ist

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Automatisierungsstruktur mit elektrischen Antrieben

Die Automatisierungsstruktur für elektrische Antriebe zeigt Abb. 2 (siehe Bildergalerie). Bei elektrischen Antrieben ist die Energiebereitstellung einfacher. Der elektrische Antrieb erhält seine Energie über eine 3-Phasen-400-V-Drehstromleitung. Die Steuersignale überträgt das Feldbuskabel. Dazu muss der elektrische Antrieb mit einer integrierten Steuerung mit Feldbus-Schnittstelle ausgerüstet sein. Im Schaltschrank sind für die Energieübertragung Anschlussklemmen und Sicherungen zu installieren. Dieser Teil wird bei Kostenvergleichen häufig außer Acht gelassen.

Bildergalerie

Für einen vollständigen Vergleich beider Systeme ist es notwendig, die Feldebene einzubeziehen. Konkret würde das bedeuten, die Antriebsarten im Detail zu vergleichen. Das kann anhand physikalisch-technischer Kriterien oder praktischer Aspekte (Zuverlässigkeit, Handhabung, Sicherheit im Betrieb, Fehlererkennung- und behebung, etc.) geschehen, würde aber den Rahmen dieses Beitrags sprengen. Der Vergleich beschränkt sich deshalb auf Investitions- und Betriebskosten, da neben den technischen Anforderungen und der Handhabung im Betrieb die Kosten zumeist das wichtigste Kriterium für eine Entscheidung sind.

Investitions- und Betriebskosten im Vergleich

Das Prinzip der Total Cost of Ownership (TCO) liefert einen Bewertungsansatz, der alle anfallenden Kosten für den Betreiber über deren gesamte Lebensdauer berücksichtigt und als Entscheidungsgrundlage bei der Beschaffung herangezogen werden kann. Die Höhe der Gesamtkosten wird dabei nur teilweise durch die gewählte Antriebslösung bestimmt.

Als Beispiel für den Kostenvergleich dient der Neubau einer Fil­trationsanlage eines kommunalen Wasserwerks. Die Anlage ist seit über drei Jahren in Betrieb und mit einer Festo-Systemlösung auf Basis Pneumatik automatisiert. Sie besteht aus sieben Mehrschichtfiltern und sieben Aktivkohlefiltern mit 84 automatisierten Armaturen der Nennweiten 200 bis 600, davon 35 geregelt.

Investitionskosten: In der Anschaffungs- und Installationsphase wurden folgende Kosten berücksichtigt:

  • Antriebe und Zubehör,
  • Komponenten der Ansteuerung bis zur Feldbusschnittstelle,
  • Komponenten der Energieversorgung (pneumatische Antriebe: Kompressor mit Trockner und Druckspeicher, elektrische Antriebe: Schaltschrankelemente für Energieübertragung und Sicherungen),
  • Montage und Inbetriebnahme.

Grundlage für die Anschaffungspreise bilden die Listenpreise von Festo und marktüblicher Anbieter. Die Summe der Investkosten ergibt etwa 222 000 Euro für das pneumatische und ca 310 000 Euro für das elektrische Antriebssystem. Das ergibt einen Kostenvorteil von 28 % für die pneumatische Antriebslösung.

Betriebskosten: Energieeffizienz und Möglichkeiten zur Einsparung stehen derzeit in vielen Diskussionen im Fokus. Druckluft hatte und hat immer noch den Ruf eine teure Energie zu sein. Tatsache ist: Moderne Druckluftsysteme sind aus Sicht Energieeffizienz voll wettbewerbsfähig.

Ein Vergleich beider Antriebslösungen kann einerseits über das Verhältnis aufgenommener zu abgegebener/nutzbarer Leistung geführt werden. Andererseits über die in der Praxis benötigten Stromkosten. Moderne Druckluftanlagen besitzen einen Wirkungsgrad von 42 %.

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