Energieeffizienz

25 Prozent weniger Energieverbrauch gegenüber der historischen Lösung

Die historische Lösung: das Prinzip

Die Transferpumpe sorgt dafür, dass das Hydraulikmedium kontinuierlich vom Niederdruckspeicher in die Hochdruckspeicher gepumpt wird.
Beim Aufwärtsfahren öffnet sich das Aufwärtsfahrtventil, so dass das Hydraulikmedium von den Hochdruckspeichern in die Liftzylinder strömt.
Beim Abwärtsfahren öffnet sich das Abwärtsfahrtventil, so dass das Hydraulikmedium von den Liftzylindern in den Niederdruckspeicher strömt (Energierückgewinnung).
Damit die Anlage funktioniert müssen die Ventile so bemessen sein, dass die für die Höchstgeschwindigkeit der Kabine notwendige Fördermenge durchströmen kann, in dem kritischsten Betriebsfall mit dem niedrigsten Ventildruckabfall:
Das Aufwärtsfahrtventil muss diese Fördermenge zulassen, wenn die Kabinen voll belastet sind.
Das Abwärtsfahrtventil muss diese Fördermenge zulassen, wenn die Kabinen leer sind.

Daher muss das Ventil zur Regelung der Bewegung in den beiden folgenden Betriebssituationen obligatorisch durch Drosselung der Fördermenge einen Druckverlust erzeugen (= Verlust von Energie, in Wärme umgewandelt):

• Aufwärtsfahrt mit leeren Kabinen
• Abwärtsfahrt mit voll belasteten Kabinen

Die neue Lösung: das Prinzip

Die Motor-Pumpen-Einheiten sind mit Verstellpumpen ausgerüstet, die das Medium in beide Richtungen pumpen können und von einem Konstantdrehzahl-Elektromotor angetrieben werden.
Sie sind in einen halbgeschlossenen Hydraulikkreis eingebunden.
Bestimmte Pumpen sind mit den Speicherzylindern verbunden, andere mit dem Hydraulikbehälter. An der anderen Anschlussseite sind alle Pumpen mit den Liftzylindern verbunden.
Bei Aufwärtsfahrt werden bei allen Pumpen die Schwenkwinkel so gesteuert, dass das Medium von den Speichern bzw. dem Hydraulikbehälter zu den Liftzylindern fließt.
Bei Abwärtsfahrt werden die Schwenkwinkel einfach in die entgegengesetzte Richtung verstellt, so dass das Medium von den Liftzylindern zu den Speichern bzw. zum Hydraulikbehälter fließt.
Auf diese Weise wird die Fahrgeschwindigkeit für die Kabinen über die Pumpenverstellung gesteuert. Die von den Elektro-Antriebsmotoren aus dem Stromnetz entnommene Energie richtet sich dabei nach der zu befördernden Last, also der Kabinenlast. Das von den Speicherzylindern getragene konstante Gewicht wird so ermittelt, dass Stromverbrauchsspitzen bei extremen Betriebsbedingungen, d.h. mit leeren bzw. voll belasteten Kabinen, begrenzt werden.

Exemplarische Illustration zum 4EE-Konzept von Rexroth

Bei dem von Bosch Rexroth realisierten Energiekonzept wird zur Regelung der Kabinengeschwindigkeit – anders als bei der historischen Lösung – keine Energie systematisch in Wärme umgewandelt („Energy System Design“).

Zudem lässt sich mit diesem Prinzip auch bei der Abwärtsfahrt der Kabinen Energie optimiert zurückgewinnen („Energy Recovery“).

Die Haltezeiten an den Etagen machen zwischen 60 und 70 Prozent der Zykluszeit aus. In diesen Phasen können Motor-Pumpen-Einheiten angehalten werden, so dass die Energieverluste weiter sinken („Energy On Demand“).

Schließlich tragen auch die Wahl von Komponenten mit optimiertem Wirkungsgrad sowie die besondere Aufmerksamkeit, die auf die Minimierung der Druckverluste in Leitungen und Hydraulikblöcken gerichtet wurde, zur Steigerung der Energieeffizienz bei („Efficient Components“).

Wirkung

Die Einsparungen aller Rexroth 4EE-Maßnahmen wurden mit dem täglichen Gesamtenergieverbrauch für einen typischen täglichen Betriebszyklus mit der historischen Lösung verglichen.

Das Ergebnis: Die umgesetzte Lösung verbraucht nachweislich 25 Prozent weniger Energie als die historische Lösung.

Trotzdem entspricht die neue Lösung der Konstruktionsidee der historischen Lösung:

• sie basiert auf der selben Systemarchitektur, unter Verwendung der beiden Liftzylinder, mit unveränderten Maßen sowie der drei Speicherzylinder, die exakt an der Stelle der historischen Zylinder eingebaut wurden,
• auf diese Weise lässt sich die Bewegung der drei Speicherzylinder nachbilden, von denen einer nach der letzten, nicht originalgetreuen, Modernisierung 2008 nicht mehr in Betrieb war,
• sie gibt den Speicherzylindern ihre ursprüngliche Funktion zurück: Energierückgewinnung in den Abwärtsfahrt- und Energiespeicherung für die nächste Aufwärtsfahrt,
• zudem wendet sie ein Prinzip an, das der Energieeffizienz eine zentrale Rolle einräumt, die mithilfe moderner Technologien vollständig wiederaufgegriffen wurde.