Bei der Bewertung des Energieverbrauchs von Hydrauliksystemen konzentrieren sich die meisten Ingenieure auf den Spitzenstrombedarf. Aber im realen Industriebetrieb bietet die Standby-Phase - und nicht die Arbeitsphase - die größte Möglichkeit zur Energieeinsparung.
Während der aktiven Arbeitsphasen (Schließen, Einspritzen, Pressen) verbraucht jedes Hydrauliksystem unabhängig von der Antriebstechnik erhebliche Energie. Der Energieunterschied zwischen dem Betrieb mit konstanter-Geschwindigkeit und dem Betrieb mit variabler-Geschwindigkeit bei Volllast-ist relativ gering. Die eigentliche Divergenz tritt im Standby-Modus auf.
In einem typischen Spritzgießzyklus kann die Druckhaltephase 30-60 Sekunden dauern, während der die Hydraulikpumpe den Systemdruck nur aufrechterhält, um interne Leckagen durch Ventilspiel und Dichtungsspalte auszugleichen. Im Betrieb mit konstanter-Drehzahl läuft der Motor weiter mit voller Drehzahl -, typischerweise 1450 oder 1750 U/min -, während die Taumelscheibe der Pumpe in einem Winkel nahe Null steht. Dadurch wird nahezu die volle Nennleistung verschwendet, um einen minimalen Nutzstrom zu erzeugen.
Die Antriebstechnologie mit variabler Drehzahl verändert diese Gleichung völlig. Während der Druck gehalten wird, verlangsamt sich der Motor auf einen Bruchteil der Nenndrehzahl -, häufig 200-400 U/min -, während er gerade genug Durchfluss aufrechterhält, um den Druck aufrechtzuerhalten. Da die Pumpenleistung mit der Drehzahl steigt und die interne Leckage in einem gut gewarteten System gering ist, sinkt die für die Druckhaltung erforderliche Energie drastisch. Felddaten bestätigen eine Energieeinsparung von 80 % oder mehr während dieser Standby-Zeiträume.
Dieses Prinzip gilt für alle Hydraulikpumpentypen. Zahnradpumpen, Innenzahnradpumpen und Axialkolbenpumpen profitieren alle von einer Drehzahlreduzierung in Phasen mit geringem{1}}Bedarf. Insbesondere bei Axialkolbenpumpen - wie den Verstellmodellen Typ A4VSO von Rexroth - maximiert die Kombination der Drehzahlregelung mit der Einstellung des Taumelscheibenwinkels (DFEn-Ansatz) die Effizienz über den gesamten Betriebszyklus.
Für Konstrukteure von Hydrauliksystemen und Wartungsmanager ist die praktische Erkenntnis klar: Konzentrieren Sie sich bei der Berechnung potenzieller Energieeinsparungen durch Antriebe mit variabler Drehzahl auf das Arbeitszyklusprofil. Systeme mit langen Standby- oder Druckhaltezeiten -, wie sie bei Spritzguss-, Druckguss- und Pressanwendungen üblich sind - bieten die höchste Kapitalrendite. Systeme, die nahezu Volllast laufen, verzeichnen kontinuierlich geringere prozentuale Zuwächse.
Die Lebenszykluskostenperspektive unterstreicht dies: Da die Betriebskosten 80–95 % der Gesamtbetriebskosten über die Lebensdauer eines Hydrauliksystems ausmachen, führt selbst eine Reduzierung des Standby-Energieverbrauchs um 30–50 % zu erheblichen kumulativen Einsparungen.
