In der Wartezeit liegt großes Potenzial zur Energieeinsparung

„Die Roboter sind im Pkw-Karosserie-Rohbau der Hauptenergieverbraucher“, berichtet Jürgen Kübler, Manager Steuerungstechnik bei Daimler. Im Betrieb seien die Roboter für über 50 Prozent und im Stillstand für immerhin noch über 30 Prozent des Stromverbrauchs verantwortlich.

Am Beispiel einer Fertigungsanalage wird Kübler konkret: „Auch wenn die Anlage nicht produziert, benötigt diese knapp 18 Kilowatt Leistung, das ist immerhin die Hälfte der Durchschnittsleistung von knapp 33 Kilowatt. Wenn man nun die Roboter abschaltet, kommt man von 18 auf 10 Kilowatt herunter.“

Als Anwender hält Kübler daher Designvorgaben für Komponenten/Maschinen und Energieeffizienz-Label wie für Waschmaschinen für gar nicht so verkehrt: „Ich möchte, dass Komponentenlieferanten sich mit dem Thema Energiesparen beschäftigen und etwa Abschalte-Funktionen integrieren. Denn nur so kann ich intelligente Systeme bauen.“ Eine Automatisierungskomponente müsse sich wie ein Laptop in den Sleep-Modus fahren lassen. „Dann kann Automatisierung sogar ein echter Enabler für Energieeffizienz werden.“

Peter Klüger, Produktmanager bei Kuka Roboter, hat Verständnis für diese Forderungen: „Gerade die Automotive-Industrie fordert sehr nachhaltige Robotertechnik. Kein Wunder: Die Energiepreise für die Autohersteller werden sich innerhalb der Lebensdauer eines Roboters von 10 auf 20 Cent pro Kilowatt-Stunde erhöhen.“

Allerdings stellt er auch klar: „Der Roboter an sich ist kein Energiefresser.“ Obwohl er eine Tonne schwer ist und mehrere hundert Kilogramm bewegt, verbrauche er mit 2,5 Kilowatt im Betrieb auch nicht mehr als drei handelsübliche Toaster. „Und im Standby-Mode liegt die Leistung mit 30 bis 200 Watt inzwischen unter der einer schnellen Grafikkarte im PC.“

Zudem sieht Klüger den Roboter beim Pkw-Bau insgesamt nicht als Hauptverbraucher. „Die Roboter verbrauchen in einem Pkw-Werk nur 5 bis 6 Prozent der Gesamtenergie.“ So entfallen auf den Karosseriebau nur 22 Prozent des Gesamtbedarfs, 60 Prozent dagegen auf die Lackierung. „Und auch im Karosseriebau entfällt immerhin die Hälfte der verbrauchten Energie auf Gebäudefaktoren wie Heizung, Lüftung und Licht.“ Die Halle sei daher ein extremer Sparfaktor. „Künftig sind kurze kompakte Linien mit hoher Roboterdichte gefragt.“

Trotz dieser Relativierungen hat Kuka seine Systeme stark auf Energieeffizienz getrimmt. Klüger: „Beim Roboter in Bewegung haben wir mit unserer neuesten Generation Quantec samt Steuerung KRC4 den Verbrauch um 30 Prozent reduziert, etwa in dem der Roboter 12 Prozent leichter wurde.“ Auch durch energieeffiziente Programmierung seien Optimierungen bis zu 30 Prozent möglich.

Doch gerade wenn der Roboter nicht arbeitet, könne man viel sparen, erläutert Klüger: „Denn innerhalb eines Taktes ist der Roboter nur zu 30 Prozent in Bewegung. 70 Prozent der Zeit wartet er auf etwas.“ Daher lohne es sich, schon bei einigen Sekunden Wartezeit vom Modus ‚Warten in Regelung‘ auf ‚Standby‘ zu gehen. „Ich muss dazu nur die Bremse reinhauen.“ Allerdings kommt der Roboter so in seiner Lebenszeit auf bis zu vier Millionen Bremsspiele. „Daher garantieren wir nun fünf Millionen Bremsspiele statt wie bisher eine Million.“

Zudem hat Kuka via Profienergy zwei zusätzliche Standby-Modi eingeführt – eine Art virtuellen Hauptschalter. Klüger: „Wie beim Sleep-Modus eines PC reduziert das den Verbrauch um 80 Prozent – ich muss dann allerdings 60 Sekunden Wiederanlaufzeit einkalkulieren.“ ab

Kuka Roboter GmbH www.kuka-roboter.de