Übung ET2-10.02 – Energieeffizienzanalyse im eigenen Betrieb

Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2026-03-02)

Bezug zu ET2-10 Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Anwendungen

Aufgabe

Diese Übung bildet den Abschluss einer Reihe, die auf Ihrer Praxisaufgabe zu ET1 aufbaut. In ET2-06.02 haben Sie die Blindleistung Ihres größten Verbrauchers analysiert und einen Kompensationskondensator dimensioniert. In ET2-09.02 haben Sie den Betriebstransformator dimensioniert und seine Verluste berechnet. Jetzt führen wir alles zusammen: Sie erstellen eine ganzheitliche Energieeffizienzanalyse für Ihren Ausbildungsbetrieb und leiten daraus konkrete Verbesserungsmaßnahmen ab.

Hinweis

Falls Ihr größter Verbraucher aus der Praxisaufgabe kein Motor ist, verwenden Sie für die Teilaufgaben a) bis c) die Beispielwerte der Musterlösung. Für Teilaufgabe d) können Sie alle Ergebnisse aus den vorangegangenen Übungen heranziehen.

a) Bestimmen Sie die Effizienzklasse (IE1–IE4) des Motors, den Sie in Teil B Ihrer Praxisaufgabe als Steckbrief beschrieben haben. Vergleichen Sie die Nennleistung und den Wirkungsgrad vom Typenschild mit der Tabelle in Abschnitt 4.2 der Lektion. Falls der Wirkungsgrad nicht auf dem Typenschild steht, ordnen Sie den Motor anhand seines Baujahrs und der Nennleistung einer wahrscheinlichen Klasse zu.

b) Stellen Sie die Wirkungsgradkette für Ihren Verbraucher auf – vom Verteilnetztransformator über einen eventuellen Frequenzumrichter und den Motor bis zum mechanischen Abtrieb (Getriebe, Pumpe, Kompressor o. Ä.). Schätzen Sie für jede Stufe einen realistischen Wirkungsgrad und berechnen Sie den Gesamtwirkungsgrad ${\eta }_{\mathrm{ges}}$.

c) Upgrade-Szenario: Berechnen Sie, wie viel Energie und Kosten Ihr Betrieb jährlich einsparen würde, wenn der Motor durch ein Modell der nächsthöheren Effizienzklasse ersetzt würde. Wie lange dauert die Amortisation bei einem geschätzten Aufpreis von $500\mathrm{EUR}$? (Betriebsstunden und Strompreis aus Ihrer Praxisaufgabe, alternativ: $4000h/a$, $0,20EUR/kWh$)

d) Schlagen Sie drei konkrete Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in Ihrem Betrieb vor. Nutzen Sie dabei Ihre gesamten Ergebnisse: Blindleistungskompensation (ET2-06.02), Transformatorverluste (ET2-09.02), Motoreffizienz und Wirkungsgradkette (diese Übung). Begründen Sie jede Maßnahme mit einer quantitativen Abschätzung der jährlichen Einsparung.

Lösung

Musterlösung am Beispiel eines $22\mathrm{kW}$-Förderbandantriebs (IE2, 4-polig, $4000h/a$):
a) $\eta =91,0\%$ → Effizienzklasse IE2
b) Trafo ($0,99$) · FU ($0,97$) · Motor ($0,910$) · Getriebe ($0,95$) = ${\eta }_{\mathrm{ges}}=0,830$
c) Upgrade IE2 → IE3: $\Delta W\approx 1500kWh/a$, $\Delta K\approx 300EUR/a$, Amortisation $\approx 2\mathrm{a}$
d) Drei Maßnahmen mit quantitativer Begründung (siehe Musterlösung)

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