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f+h fördern und heben 1-2/2015

f+h fördern und heben 1-2/2015

Effizienz

Effizienz Energieeffizienz im Materialfluss untersucht Stetigfördertechnik stand im Fokus Dirk Jodin, Florian Lottersberger Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der TU Graz wurden Ursachen und Quellen für Energieverluste in Stetigförderern erforscht, im Labor analysiert und quantifiziert. Der vorliegende Beitrag fasst die wichtigsten Ergebnisse zusammen. Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dirk Jodin ist Vorstand des Instituts für Technische Logistik der TU Graz/ Österreich Dipl.-Ing. Florian Lottersberger ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am selben Institut In den vergangenen drei Jahren hat das Institut für Technische Logistik der TU Graz gemeinsam mit SSI Schäfer Peem, im Rahmen eines von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG geförderten Forschungsprojekts, Ursachen und Quellen für Energieverluste in Stetigförderern erforscht, im Labor analysiert und quantifiziert. Ebenso wurden im Forschungsprojekt Verbesserungsmaßnahmen sowie Bewertungsgrundlagen in Form von Kennzahlen entwickelt. Geeignete Kennzahlen spezifizieren Allgemein gültige Kennzahlen sind die Basis für Verbesserungen und Vergleiche. In den Ingenieurwissenschaften haben sich daher spezifische Größen etabliert, bei denen sich eine physikalische Größe auf einen bestimmten Wert, etwa die Masse bezieht, z. B. spezifisches Volumen, spezifische Arbeit. In gleicher Weise lässt sich ein spezifischer Energiebedarf e c definieren, der die benötigte Energie auf das damit erreichte Ergebnis bezieht [1]. Die Energie – respektive die aufgenommene elektrische Energie E E – lässt sich messtechnisch erfassen [2]. Nun besteht die Herausforderung eher darin, das erreichte Ergebnis im Sinne der gewünschten Funktion und gleichzeitig allgemeingültig zu definieren. Mit dem Ziel eine Effizienzkennzahl für möglichst viele Geräte und Anlagen in der Logistik zu entwickeln, wird das Ergebnis zunächst unspezifisch als „Logistischer Er- 20 f+h 1-2/2015

AUS DER FORSCHUNG trag“ W L bezeichnet. Dieser Ertrag wird sich – wie sich später noch zeigt – je nach Betrachtungsebene und Detaillierungsgrad auf unterschiedliche Weise ergeben. „Logistischen Ertrag“ definieren Wie definiert sich nun der „Logistische Ertrag“ eines Stetigförderers? Aus Sicht der Logistik ist die Angabe des Durchsatzes λ, z. B. 1 000 Pakete pro Stunde, bereits ausreichend, andererseits sind aus Sicht der Technik weitere physikalische Größen wie Förderstrecke und Gewicht erforderlich. So sind die Länge des Förderers und seine Beladung zusätzlich zu berücksichtigen. Die Beladung, respektive das mittlere Gewicht der Transporteinheiten, wird bei der Leistungsmessung bereits berücksichtigt, da die Leistungsaufnahme bei einer vorgegebenen Belastung gemessen wird. Es ist hierbei wichtig zu beachten, dass der Leistungsbedarf bei unterschiedlichen Belastungen bestimmt wird, weil Stetigförderer in der Praxis aufgrund sich verändernder Anlagenauslastungen unterschiedlich beansprucht werden können. Zur Berücksichtigung dieser Tatsache wurde ein Belastungskollektiv für Stetigförderer erarbeitet [1]. Das Lastkollektiv (Bild 01) umfasst vier Lastbereiche: Volllast, Teillast, Leerlauf und Stillstand. Die Zustände Volllast und Teillast sind durch die Kombination von Durchsatz und Beladung festgelegt. Im Leerlauf wird der Energieverbrauch ohne Beladung der Förderstrecke bestimmt, im Stillstand werden nur die Verbräuche von Netzteilen, Reglern, Steuerung usw. berücksichtigt. Infolgedessen wird der Energieeinsatz als Summe der vier genannten Teilwerte ermittelt. Die Dauer der jeweiligen Belastung t 1-4 im Rahmen der gesamten Betrachtungszeit ergibt sich durch den Einsatzfall über ein spezifisches Einsatz-Belastungskollektiv. Das bedeutet, dass z. B. ein Rollenförderer, der als Hauptförderstrecke zwei Funktionsbereiche verbindet, folglich einen anderen Grad an Volllast-Anteilen hat, als der gleiche Förderer in einem Pufferbereich oder einer Bereitstellungszone. Für die Praxis bedeutet dies, dass sich der endgültige spezifische Energiebedarf erst durch Kombination zweier unabhängiger Teilgrößen ergibt: Der Hersteller ermittelt die benötigten Leistungen P 1-4 für die vier Betriebszustände und dokumentiert diese im Datenblatt. Bei der Projektierung einer Anlage werden nun die Daten der zum Einsatz kommenden Förderer verwendet und mit den zu erwartenden Zeitanteilen für den konkreten Einsatzfall (Transport, Kommissionierung, Sortierung usw.) multipliziert. Erst dadurch ergibt sich der spezifische Energiebedarf e c : Entkoppelte Ermittlung des spezifischen Energiebedarfs e C : n Typspezifische Daten (Hersteller) – Leistungsaufnahme P i , i = 1 bis 4 [W]. n Einsatzabhängige Daten (Betrieb) – Belastungszeitanteile t i [s], Anzahl transportierter Einheiten x i [Stück], Länge des Förderers l F [m]. Mit dieser Kennzahl ist ein transparenter, seriöser und für eine größere Gerätegruppe gültiger Vergleich möglich. Ebenso lassen sich Veränderungen bzw. Verbesserungen an einem Gerät darstellen und bewerten, so wie es auch im Rahmen des Projekts geschah. Ergebnisse der Labor untersuchungen Durch den Einsatz hochwertiger Messtechnik, den speziell errichteten Versuchsauf- LIVE! ... auf der LogiMAT 2015 10.– 12. Februar, Messe Stuttgart, Halle 3 /Stand C34 die Eisenmann bewegt Intralogistik www.logimover.info

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