Ein Elektromotor wird in der Regel definiert als ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Rotationsenergie (mit Drehmoment und Drehzahl) umwandelt. Eine Drehzahlregelung ist ein elektronisches Gerät, das genutzt werden kann, um die Drehzahl eines Elektromotors an dessen Anwendungszweck anzupassen.

In der EU sind etwa 8 Milliarden Elektromotoren im Einsatz, die fast 50 % des in der EU erzeugten Stroms verbrauchen.

Mit einer großen Vielfalt an Technologien, Anwendungen und Größen, von kleinen Motoren für den Betrieb von Kühlventilatoren in Computern bis hin zu sehr großen Motoren für die Schwerindustrie, ist der Sektor ist sehr heterogen.

Ökodesign-Anforderungen

Die Ökodesign-Vorschriften für Elektromotoren und Drehzahlregelungen sind für alle Hersteller und Lieferanten verbindlich, die ihre Produkte in der EU verkaufen möchten. 

Die Verordnung (EU) 2019/1781 über Elektromotoren und Drehzahlregelungen trat am 1. Juli 2021 in Kraft und ersetzt die Verordnung (EG) Nr. 640/2009 über die umweltgerechte Gestaltung von Elektromotoren

Die neue Verordnung hat einen breiteren Anwendungsbereich und gilt für eintourige 50-Hz-, 60-Hz- oder 50/60Hz-Induktionsmotoren mit folgenden Eigenschaften:

  • zwei- bis achtpolig
  • einphasig oder dreiphasig
  • Nennausgangsleistung zwischen 0,12 kW und 1000 kW
  • Nennspannung von 50 V bis 1000 V
  • für den Dauerbetrieb und den Betrieb am öffentlichen Stromnetz ausgelegt

Die Energieeffizienz eines Elektromotors wird als das Verhältnis der mechanischen Ausgangsleistung zur elektrischen Eingangsleistung berechnet. Das Energieeffizienzniveau wird in internationalen Energieeffizienzklassen (IE) angegeben, wobei IE1 das niedrigste und IE5 das höchste Niveau ist. Nach der derzeit geltenden Verordnung müssen Motoren in Abhängigkeit von ihrer Nennausgangsleistung und anderen Eigenschaften das Effizienzniveau IE2, IE3 oder IE4 erreichen. So müssen beispielsweise Dreiphasenmotoren mit einer Nennausgangsleistung zwischen 0,75 kW und höchstens 1000 kW bis Juli 2021 das Effizienzniveau IE3 aufweisen. Ab Juli 2023 ist für Motoren mit einer Leistung zwischen 75 kW und 200 kW das Effizienzniveau IE4 verpflichtend. Die EU ist weltweit der erste Ort, an dem das Energieeffizienzniveau IE4 für einige Motorkategorien verbindlich vorgeschrieben wird.

Einige für bestimmte Bedingungen ausgelegte Motoren sind von diesen Vorschriften ausgenommen, z. B. Motoren, die in eine Flüssigkeit eingetaucht werden (beispielsweise in Abwassersystemen). 

Die Verordnung regelt auch die Effizienz von Drehzahlregelungen. Für Drehzahlregelungen gibt es zwei Effizienzniveaus (IE1 und IE2), wobei gemäß der Verordnung alle Drehzahlregelungen in ihrem Anwendungsbereich das Niveau IE2 erreichen sollen.

Sowohl für Motoren als auch für Drehzahlregelungen bestehen Informationsanforderungen, z. B. in Bezug auf die Effizienz bei verschiedenen durch Drehzahl und Drehmoment definierten Betriebspunkten. Dies wird Ingenieuren dabei helfen, die Effizienz ganzer Systeme zu optimieren.

Die Verordnung (EU) 2019/1781 wurde 2021 durch die Verordnung (EU) 2021/341 der Kommission geändert, mit der verschiedene Aspekte einiger der 2019 erlassenen Ökodesign-Verordnungen präzisiert und verbessert werden sollten.

Energieeinsparungen

Je nach Leistung und Verwendung kann ein effizienterer Motor über seine Lebensdauer Einsparungen von einigen wenigen Euro bis hin zu mehreren Zehntausend Euro bewirken.

Der Einsatz effizienterer Motoren sollte nach der früheren Verordnung bis 2020 jährlich zu Energieeinsparungen in Höhe von 57 TWh führen. Unter Berücksichtigung der Gesamtwirkung der überarbeiteten Verordnung werden sich die jährlichen Einsparungen bis 2030 auf 110 TWh erhöhen, was dem Stromverbrauch der Niederlande entspricht. Dies bedeutet, dass jährlich 40 Millionen Tonnen CO2-Emissionen vermieden und die jährlichen Energiekosten der Haushalte und der Industrie in der EU bis 2030 um rund 20 Milliarden Euro sinken werden.

Darüber hinaus kann die verstärkte Nutzung von Drehzahlregelungen für bestimmte Anwendungen, z. B. in Pumpen mit zeitabhängig unterschiedlichem Wasserfluss, zu erheblichen Einsparungen auf Anwendungsebene führen. Die Verordnung fördert dies durch die für Hersteller von Motoren und Drehzahlregelungen geltende Verpflichtung, relevante Energieeffizienzdaten für verschiedene Drehzahl-/Drehmomentpunkte bereitzustellen.

Internationale Zusammenarbeit

Auf Elektromotoren entfallen etwa 50 % des weltweiten Stromverbrauchs. Die Förderung der Markteinführung effizienter Motoren und Drehzahlreglungen ist ein wichtiger Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels. Die EU unterstützt die SEAD-Initiative zur Einführung hocheffizienter Ausrüstungen und Geräte, bei der Länder weltweit zusammenarbeiten, um effiziente Geräte zu fördern. Der Schwerpunkt der SEAD-Initiative liegt derzeit insbesondere auf Elektromotoren, Kühlgeräten, Klimageräten und Beleuchtung mit dem kürzlich von den G7-Ministern begrüßten Ziel, die Effizienz dieser weltweit verkauften Produkte bis 2030 zu verdoppeln. Die neuen rechtlichen Anforderungen der EU, die am 1. Juli in Kraft treten, tragen zu diesem Ziel bei. Die EU ist darüber hinaus Mitglied des 4E Electric Motors Systems Annex der Internationalen Energieagentur. Diese Initiative soll weltweit das Bewusstsein für das Effizienzpotenzial von Motorsystemen schärfen und stellt Leitlinien sowie Instrumente zur optimalen Nutzung des Energieeffizienzpotenzials neuer und bestehender Motorsysteme bereit.

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