ATB Automation logo

Elektromechanische aandrijvingen veel efficiënter dan pneumatiek

Datum: 1 april 2013

Vergelijking energieverbruik elektrische en pneumatische pick-and-place systemen Universiteit-Kassel vergelijk elektrisch-pneumatisch pak-en-plaats Pneumatische (links) en elektrische actuators zijn onder gelijke omstandigheden getest

Het slechte rendement van perslucht maakt pneumatische aandrijvingen kostbaar. De Universiteit van Kassel onderzocht het verschil tussen elektromechanische aandrijvingen en pneumatische aandrijvingen en concludeert dat de elektromechanische technologie veel minder energie verbruikt en dus vele malen goedkoper is in gebruik. Bij dit onderzoek is gebruik gemaakt van de IAI RoboCylinder elektromechanische actuators.

Effect energieverbruik aandrijvingen

Energiebesparen is "hot" en niet alleen omdat energie steeds duurder wordt. Een groeiend klimaatbewustzijn van bedrijven en consumenten en hogere technische eisen aan productieprocessen, leiden ertoe dat de laatste jaren de nadruk steeds meer ligt op energiebesparing. Bekend is dat een pneumatische aandrijving in de aanschaf veel goedkoper is dan een elektrische aandrijving. Het energieverbruik van deze twee verschillende technologieën is bij velen vaak minder bekend. Pas wanneer dat bekend is, heeft men goed inzicht in de daadwerkelijke kosten en in het effect op ons milieu.

Vergelijk pneumatische cilinder versus elektrische lineaire actuator

Bij de vakgroep Milieuverantwoorde Producten en Processen van de Universiteit van Kassel hebben ze onderzoeken uitgevoerd. Men heeft een elektrische lineaire actuator geplaatst naast een pneumatische cilinder en deze dezelfde bewegingstaken laten uitvoeren. De elektrische actuatoren en pneumatische cilinders zijn zodanig gekozen dat ze vergelijkbare specificaties vertonen. Ze zijn allebei voorzien van een slede, hebben een effectieve slaglengte van 50 cm en kunnen een maximaal een last van 12 kg verplaatsen. Bij het onderzoek is gekozen voor een last van 2,0 kg. De elektrische cilinder wordt aangedreven door een 24V stappenmotor welke een kogelomloopspindel aandrijft. De pneumatische cilinder is een zuigerstangloze cilinder.

Initiële investering

Kijkend naar de kosten: De elektromechanische cilinder is met een investering van ongeveer zestienhonderd Euro ongeveer vijfhonderd Euro duurder dan het pneumatisch systeem. Hierbij is rekening gehouden met alle noodzakelijke componenten zoals besturing, kabels en slangen. De pneumatische oplossing wint het dus op dit gebied.

Energiegerelateerde vergelijking

Voor de energiegerelateerde vergelijking van de cilinders zijn ze beide uitgerust met sensoren. De energie van de elektrische cilinder (inclusief besturing) wordt direct en eenvoudig geregistreerd met een energiemeter. De benodigde hoeveelheid lucht van de pneumatische cilinder is gemeten met een debietmeter. Hierbij wordt uitgegaan van een matig efficiënte compressor waarbij, voor de compressie van een kubieke meter, ongeveer 130 Wh nodig is.

Factor 15 verschil met pneumatische cilinder

Als wordt uitgegaan van zesduizend bedrijfsuren per jaar (te vergelijken met een drieploegendienst), blijkt de energiebehoefte van de pneumatische cilinder 4212 kWh per jaar te bedragen. De elektrische cilinder verbruikt slechts 270 kWh per jaar. De elektrische cilinder presteert dus een factor vijftien beter dan de pneumatische cilinder.

Dat verbruik vertaalt zich in een CO2-uitstoot van respectievelijk 2,5 ton en 155 kg per jaar (uitgaande van 575 g CO2/kWh). Bij een stroomprijs van tien cent per kWh, is dit een energieprijskaartje van respectievelijk 421 en 27 Euro. De hogere investeringskosten van de elektromechanische cilinder zijn dus binnen zestien maanden terugverdiend.

Vergelijk pick-and-place systeem

Om het effect te meten bij een situatie die nog meer op een productieproces lijkt is een tweede experiment uitgevoerd. Hierbij is de handling van een product onderzocht, waarbij niet alleen lineaire verplaatsingen worden toegepast. Bij pick-and-place systemen zijn naast translaties ook rotaties en grijpbewegingen nodig. Hier is tevens een testopstelling gemaakt met pneumatische systemen en met elektrische actuatorsystemen van IAI. De resultaten van die vergelijking spreken opnieuw boekdelen (zie grafiek). Ook bij deze toepassing zien we besparingen van ongeveer 95 procent. Het verschil in bedrijfskosten (936 Euro tegen 40 Euro) maakt dat een gebruiker zijn hogere investering (9.500 Euro tegen 14.500 Euro) in 5,5 jaar heeft terugverdiend.

Besparingspotentieel bedrijfskosten

Uit deze onderzoeken blijkt een duidelijk besparingspotentieel op de bedrijfskosten als gebruikers besluiten hun pneumatische cilinders te vervangen voor elektrische cilinders. En dan hebben we nog niet eens rekening gehouden met het feit de onderhouds- en reparatiekosten voor de elektromechanische aandrijvingen eveneens duidelijk lager zijn.


Geplaatst door: Martin van der Steenhoven

Martin van der Steenhoven


+31 297 38 05 54
martin@atbautomation.eu

Martin van der Steenhoven is sinds 2011 werkzaam bij ATB Automation. Martin is productmanager voor lineaire motion control systemen zoals de Exlar servoactuators, IAI Industrial Robot actuators en HSB lineaire eenheden.



2 reacties

  1. Martin

    @Pneumatiek: Helemaal mee eens! Voor een weloverwogen advies en keuze tussen pneumatiek of elektrisch zullen we persoonlijk contact met u opnemen.

  2. Pneumatiek

    Pneumatiek wordt gebruikt bij heel wat industriële toepassingen, en onbewust worden we er soms dagelijks mee geconfronteerd. Professioneel advies is zeker aangeraden!

Plaats een reactie

  • Snelle reactie, korte lijnen
  • Gerenommeerde fabrikanten
  • Diepgaande productkennis
  • Hoge leverbetrouwbaarheid

Wij leveren draaikranslagers, schudelementen, kettingspanners en riemspanners uit voorraad en we hebben tevens kegelwielkasten, servoreductoren en elektromechanische actuators in ons assortiment.


Hiernaast selecteren en bieden we de juiste componenten en systemen aan voor motion control oplossingen, zoals servomotorreductoren, lineaire servoactuators tot aan complete XYZ cartesische systemen.

Laden...

Zoeken

Laden...