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Alexander Hoppe
Methodik zur Erhöhung der Energieeffizienz von Stetigförderern über den Lebenszyklus und Anwendung am Beispiel des Tragkettenförderers
Die Erhöhung der Energieeffizienz im Bereich der Intralogistik ist in den vergangenen Jahren zu einem immer wichtigeren Forschungsthema geworden. Förder- und Lagermittel sind in Intralogistiksystemen, wie Distributionszentren, möglichst effektiv und effizient einzusetzen. Ziel ist es, möglichst wenig Energie für logistische Prozesse einzusetzen, ohne dabei die logistische Leistung hinsichtlich des Ladeeinheitendurchsatzes zu beeinträchtigen.
Stetigförderer, wie Tragkettenförderer, werden über sehr lange Zeiträume genutzt und haben einen hohen Energiekostenanteil an den Betriebskosten. Umso mehr verwundert es, dass die Betrachtung der Energieeffizienz von Stetigförderern bisher nicht systematisch erfolgte. Existierende Energieeffizienzmaßnahmen beschränken sich häufig auf die verbaute Technik, bspw. die Energieeffizienzklasse der elektrischen Antriebe. Maßnahmen zu einer energieeffizienteren Steuerung beziehen sich nur auf ganze Intralogistikanlagen, bspw. auf die Abschaltung der elektrischen Antriebe der Stetigförderer bei längeren Leerlaufphasen.
Dabei kommt vor allem der Optimierung des Betriebs bzw. der Steuerung der Stetigförderer eine besondere Bedeutung zu, da für die elektrischen Antriebe ein Großteil der elektrischen Energie benötigt wird. Auch der Einfluss durch die Veränderung weiterer Größen, wie der Kettenspannung bei Rollen- und Tragkettenförderern, auf die Energieeffizienz spielt eine wichtige Rolle. Auswirkungen von Verschleißerscheinungen, bspw. durch Reibungserhöhungen, über die Nutzungsdauer der Stetigförderer sind zu berücksichtigen, da sie deren Energieeffizienz verschlechtern. Folgerichtig sind die beim Betreiber der Anlagen entstehenden Energie- und Instandhaltungskosten über den gesamten Lebenszyklus zu betrachten.
Mit der in dieser Dissertation erstellten Methodik wird ein Ansatz zur Erhöhung der Energieeffizienz von Stetigförderern unter Berücksichtigung der Lebenszykluskosten entwickelt und am Beispiel des Tragkettenförderers detailliert angewendet. Für die systematische Erhöhung der Energieeffizienz werden Stetigförderer analysiert und Energieeffizienzmaßnahmen bewertet. Ein Vorgehensmodell ermöglicht dem Anwender, strukturiert verschiedene Schritte sequentiell und teilweise iterativ vorzunehmen, um den Stetigförderer während der Nutzungsphase energieeffizienter zu betreiben. Im Unterschied zu bestehenden Ansätzen, die Energieeffizienz, Lebenszykluskostenrechnung und Instandhaltungsmaßnahmen isoliert voneinander betrachten, wird mit dem entwickelten Ansatz eine Synthese dieser Bereiche vorgenommen. Energieeffizienzmaßnahmen im Bereich der Steuerung und Instandhaltung der Stetigförderer werden unter Berücksichtigung der zeitlichen Veränderung durch Verschleiß mit der Lebenszykluskostenrechnung bewertet. Somit werden die ermittelten Einflussgrößen zur Erhöhung der Energieeffizienz monetär über die Nutzungsdauer bewertet und Kosteneinsparungen erzielt.
Stetigförderer, wie Tragkettenförderer, werden über sehr lange Zeiträume genutzt und haben einen hohen Energiekostenanteil an den Betriebskosten. Umso mehr verwundert es, dass die Betrachtung der Energieeffizienz von Stetigförderern bisher nicht systematisch erfolgte. Existierende Energieeffizienzmaßnahmen beschränken sich häufig auf die verbaute Technik, bspw. die Energieeffizienzklasse der elektrischen Antriebe. Maßnahmen zu einer energieeffizienteren Steuerung beziehen sich nur auf ganze Intralogistikanlagen, bspw. auf die Abschaltung der elektrischen Antriebe der Stetigförderer bei längeren Leerlaufphasen.
Dabei kommt vor allem der Optimierung des Betriebs bzw. der Steuerung der Stetigförderer eine besondere Bedeutung zu, da für die elektrischen Antriebe ein Großteil der elektrischen Energie benötigt wird. Auch der Einfluss durch die Veränderung weiterer Größen, wie der Kettenspannung bei Rollen- und Tragkettenförderern, auf die Energieeffizienz spielt eine wichtige Rolle. Auswirkungen von Verschleißerscheinungen, bspw. durch Reibungserhöhungen, über die Nutzungsdauer der Stetigförderer sind zu berücksichtigen, da sie deren Energieeffizienz verschlechtern. Folgerichtig sind die beim Betreiber der Anlagen entstehenden Energie- und Instandhaltungskosten über den gesamten Lebenszyklus zu betrachten.
Mit der in dieser Dissertation erstellten Methodik wird ein Ansatz zur Erhöhung der Energieeffizienz von Stetigförderern unter Berücksichtigung der Lebenszykluskosten entwickelt und am Beispiel des Tragkettenförderers detailliert angewendet. Für die systematische Erhöhung der Energieeffizienz werden Stetigförderer analysiert und Energieeffizienzmaßnahmen bewertet. Ein Vorgehensmodell ermöglicht dem Anwender, strukturiert verschiedene Schritte sequentiell und teilweise iterativ vorzunehmen, um den Stetigförderer während der Nutzungsphase energieeffizienter zu betreiben. Im Unterschied zu bestehenden Ansätzen, die Energieeffizienz, Lebenszykluskostenrechnung und Instandhaltungsmaßnahmen isoliert voneinander betrachten, wird mit dem entwickelten Ansatz eine Synthese dieser Bereiche vorgenommen. Energieeffizienzmaßnahmen im Bereich der Steuerung und Instandhaltung der Stetigförderer werden unter Berücksichtigung der zeitlichen Veränderung durch Verschleiß mit der Lebenszykluskostenrechnung bewertet. Somit werden die ermittelten Einflussgrößen zur Erhöhung der Energieeffizienz monetär über die Nutzungsdauer bewertet und Kosteneinsparungen erzielt.
Schlagwörter: Logistik; Energieeffizienz; Fördertechnik; Lebenszykluskosten; Stetigfördertechnik; Tragkettenförderer
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