Dimensionierung Stromschiene für Hochregallager (Gleichzeitigkeitsfaktor)

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Toddy80

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Hallo zusammen,

in unserem Neubau wird demnächst ein Hochregal und viel Fördertechnik installiert.
Die Versorgung der einzelnen Schaltschränke soll über eine gemeinsame Stromschiene erfolgen.
Die Stromschiene soll durch die gesamte Halle verlaufen.
Der Lieferant hat nun die elektrischen Leistungen aller Komponenten aufaddiert.
Die Gesamtanschlussleistung beträgt somit 2240 kVA.
In einer weiteren Rechnung wurde berücksichtigt, dass einige Antriebe gegeneinander verriegelt sind.
Diese Rechung ergab dann noch eine Leistung von 1275 kVA.
Ich frage mich nun, ob mit dieser Leistung die Stromschiene ausgelgt werden sollte?
Dann wären wir bei einer 2000 A Stromschiene, einer riesigen HVT und einer neuen Trafostation.
Nach meiner Meinung ist diese Leistung noch immer viel zu hoch angenommen und es müsste noch ein
Gleichzeitigkeitsfaktor berücksichtigt werden.

Wie würdet ihr die Auslegung vornehmen? Uns fehlen hierbei leider die Erfahrungswerte.
 
Vom Lieferanten mal die Einzelleistungen vor allem der Antriebe anfordern.

Dann Excelliste und gemeinsam mit dem Lieferanten durchgehen was da wahrscheinlich passieren wird in der Praxis.

mal ein RBG anschauen was da verbaut ist, wie viele Achsen

Dann kann man zB.: schon mal sagen: entweder es wird verfahren ODER Ein/Ausgelagert, da kann also schon mal nicht alles gleichzeitig in Betrieb sein.
Meist gibt es dann noch Übergabestationen mit Antrieben, da wird wohl auch nicht gleichzeitig alles laufen.
Wenn eines Hochfährt und das andere Runter geht ein Teil der Energie vom Runterfahrenden Richtung Hochfahrendem, -> wieder weniger Leistung.

Dann hast du meist mehrere RGB, die werden auch nicht alle gleichzeitig fahren -> eher GLZ 0,7 oder noch weniger

Antriebsleistungen vor allem beim Fahren werden wohl auch nur sehr kurzzeitig Richtung Nennleistung gehen, . . .

Ich habe zwar keine direkte Praxis mit Hochregal kenne aber diese Art von Angaben.

Ganz locker aus dem Bauch heraus würde ich sagen bei obigen Angaben wird es wahrscheinlich reichen das ganze auf max 630kVA zu dimensionieren eher noch wesentlich kleiner.

Vielleicht kommt hier wer der tatsächlich mit Hochregalen zu tun hat und da genaueres sagen kann.
 
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Bevor ihr euch das mit der Mega-Stromschiene und neuer Trafostation antut, solltet ihr euren Lieferanten mal auf heutige Energiepufferlösungen ansprechen. Die meisten RBGs brauchen die großen Ströme < 5% der Zeit.
Vor allem hier ist es sicherlich interessant, an RBG eine Supercap-Lösung zu betreiben. Die hohen Ströme kommen von den Caps, die Bremsenergie wird wieder in die Caps geladen, die Anschlussleitung eines RBG sinkt da gewaltig.
Wenn der Fördertechnik-Hersteller dafür Geld haben will ist das sicherlich in Summe trotzdem günstiger.

Lösungen dafür gibt's genug, auch von Siemens und SEW
 
Moin,

zu den Supercaps kommt noch die "Energiesparfunktion" der RBGs.
Sowohl bei SEW (im AchsController) als auch bei SIEMENS (in der T-SPS) werden die X/Y-Achsen so aufeinander abgestimmt, dass möglichst wenig zugeführte Energie benötigt wird.
Was heißt das? Zunächst gibt es eine Zwischenkreiskopplung (das ist jetzt erstmal weniger aufregend). Aber dazu werden die Antriebe noch so angesteuert, dass die zu dem Zeitpunkt viel Energie aufnehmen, zu dem der andere Antrieb diese Energie abgibt.

Beispiele:
X-Fahr lang und Y soll heben:
X fährt los, Y bleibt stehen. Y startet erst so, dass es im Ziel ankommt, wenn X ankommt. So kann die Bremsenergie von X für die Y-Fahrt genutzt werden.
Y muss senken:
Beide Achsen starten Gleichzeitig, denn die generatorische Energie, die Y beim senken abgibt, kann X direkt nutzen.

Allein mit dieser intelligenten Ansteuerung von X/Y-Achse werden ~30% Energie eingespart. Wenn dazu die Supercaps kommen, die quasi einen Zwischenkreis mit Speicher darstellen, benötigt man nur noch wenig zugeführte Energie (wobei die effektive Einsparung auch von der Art der Fahrten abhängt (viel Hub, wenig Fahrt?)). Jedenfalls macht die Kombination aus intelligenter Ansteuerung der Achsen und den Supercaps eine Energierückspeisung wenig wirtschaftlich.

Bei der Fördertechnik kommt es natürlich ein bisschen darauf an, was für Förderelemente man hat und wie sie angesteuert werden. Aber: eine nachfolgende Palette kann ja immer erst dann vorgefördert werden, wenn der Zielplatz frei ist. Also liegen wir hier schon einmal bei 2/3 des maximalen Energiebedarfs, wenn alle Antriebe laufen.
Zudem werden die Paletten ja nicht alle das Maximalgewicht haben (worauf die Antriebe ausgelegt sein müssen). Folglich müssen die Antriebe gar nicht maximal belastet werden und benötigen deshalb schon weniger Energie.

Was meine Ausführungen aber in der Summe für diese Neuanlage bedeuten, muss mit dem Anlagenhersteller geklärt werden. Oder man beauftragt einen externen Dienstleister, der das prüft (ja, kostet Geld, aber man spart ja im Bereich Trafostation, Niederspannung, Kupfer für Leitungen, usw. viel ein).

Mir fällt da die Fa. TELOGS ein. Die kümmern sich um solche Anfragen:
www.telogs.de

VG

MFreiberger
 
Es macht schon noch einen Unterschied, ob Du nun ein Kleinteilelager, Palettengeräte oder womöglich Schwerlast- RBG´s (um z.B. Schiffscontainer zwischenzulagern).
Beispiel Kleinteilelager: Peakleistung z.B. 60kW; netzseitige Effektivleistung aber <25kW im "Worst case Positionierung (nur hochfahren betrachtet)". - siehe Beispiel

SIOS

support.industry.siemens.com support.industry.siemens.com

Peakleistung.png

In diesem Beispiel könntest Du nun eine 36kW Einspeisung nutzen. Man könnte diese nun auf Nennleistung absichern. Erfahrene RBG Hersteller würden aber keine zu große Sicherung einbauen, sondern z.B. 50A (oder gar 40A), sofern die Einspeisung mit einem cosPHI=1 und sinusförmige Stromverläufe bietet.
Bei Einspeisungen die mit B6- Brücke arbeiten und blockförmig zurückspeisen wären aber die Ströme eben höher (dann würde man eine höhere Absicherung verwenden - die Blindstöme müssen auch getragen werden).
Das Thema Gleichzeitigkeit lässt sich aktiv managen. Dazu macht man ein zentrales Monitoring. Die RBG´s verfahren auftragsbezogen. Somit werden sich am Einspeisepunkt beliebige Einspeisespitzen ergeben. Wenn der Hersteller nun einen digitalen Zwilling seines RBG´s hat und mal reale Aufträge vorgibt, kann man schon mal die Leistungsverläufe simulieren. Du wirst feststellen, dass sich (je mehr RBG´s man hat) aus der Gesamtanlage immer mehr ein mittlerer Leistungsverlauf ergibt. Dann hast Du pro RBG vielleicht nur noch 10kW effektiv.
Angenommen Du hättest nun 20 solcher RBGs wie oben beschrieben. Effektiv bist Du dann z.B. bei 200kW. Nun könnten theoretisch alle 20 RBG´s gleichzeitig zum "worst case- Zielfach" starten ==> 20 * 60kW = 1,2MW. In der Realität wird das praktisch nie auftreten. Wenn man das real durchsimuliert, hast Du nach einer Stunde vielleicht mal eine Leistungsspitze von 400kW (vielleicht bietet Dein Lieferant so eine Simulation ja auch an).
Was ist zu tun, wenn aber nun eine parametrierte Leistungsgrenze gerissen wird - z.B. weil Du nur 350kW Spitze frei geben willst? Dann braucht man eine schnelle Kommunikation untereinander (oder eine schnelle Messung) am gewünschten Punkt. Ich arbeite hier mit den Technologieobjekten der S7-1500T. Du kannst jetzt die Achsen, statt mit Konstantmoment z.B. nur noch mit Konstantleistung weiterbeschleunigen (die TO´s erlauben in jedem Aufruf einen neuen Verfahrbefehl abzusetzen).

Bitte auch mal auf die Anforderungen zum Trafo schauen, die können je nach Hersteller / Einspeisetyp sehr unterschiedlich sein.
Folgend ein Beispiel, wo ein Lager mit 5 RBG´s (je 75kW Einspeisung) einen Trafo mit 1692kVA Scheinleistung erfordert:
Wenn Du jetzt eine Einspeisung hast, die sinusförmige Ströme hat, sind die Anforderungen an Trafo auch geringer.
 
Hallo Toddy, wollte mal fragen wie ihr Euch jetzt "geeinigt" habt und wie ihr da vorgegangen seit. Falls es zu einer Querschnittsreduktion führt, wie hoch ist die Ersparnis? Gäbe es neben kleineren Querschnitten weitere Einsparpotentiale (Trafo ist vorhanden?)?
 
Moin, wir haben leider vom Lieferanten keine andere Aussage mehr zu den Leistungen erhalten.
Keiner wollte für eine Reduzierung der Leistung die Verantwortung übernehmen.
Es wird nun die große Stromschiene (Aufpreis zur kleineren ca. 50.000€) installiert.
HVT inkl. Zuleitungen werden auch dementsprechend dimensioniert.
Eine weitere Trafostation wäre sowieso nötig gewesen. Diese kann bei Bedarf mit einem zweiten Transformator bestückt werden.
 
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Die Wahrscheinlichkeit ist recht hoch, dass man sich die 50000,-€ hätte sparen können. Das blöde ist nur, dass sich keiner diese Entscheidung zutraut, bzw sich mit Technologien auseinandersetzt, die das ermöglichen - siehe oben.
Das sind jetzt durchaus Gründe warum jetzt die neuen Siemens- Einspeisungen dreifache Überlast können. Wo vorher eine 36kW Einspeisung notwendig war reicht jetzt eine mit 24kW Nennleistung (die dann auch nur noch halb so breit ist).
Wenn man jetzt so vorgeht wie Dein Lieferant, dann brauchst Du zukünftig nur noch 2/3 Anschlussleistung - obwohl nicht weniger Strom fließen wird.
Nur so nebenbei, kürzlich habe ich durch Regleroptimierung den Energieverbrauch eines RBG (Paletten) um ca. 2 Prozent senken können - also nicht nur durch Einsatz von energieeffizienter Antriebstechnik lässt sich einiges bewirken. Kannst Dir ja mal den Drehmomentverlauf beim Positionieren geben lassen - zumindest keine Drehmomentnulldurchgänge bei Konstantfahrt sollten vorkommen.
 
Passend zur Diskussion oben, ist mir ist kürzlich eine netzseitige Leistungsverlaufsimulation in die Hand gefallen.
Die Anlage hat 9 Schwerlast- Regalbediengeräte (Gewicht je 30 t, Hubwerk ca. 6t) und verbaut werden entsprechend rückspeisefähige 9 x 120 kW Active Line Modules.
Pmax ist jeweils ca. 150 kW.
Aufgrund der Gleichzeitigkeit (RBG´s fahren simulierte Lastspiele) kommt es zu einem exemplarischen Leistungsverlauf (aller RBG´s überlagert) mit maximal 420kW Peakleistung.

Peakstrom war hier ca. 600A (420kW / 400V / Wurzel(3)), wobei der Effektivstrom bei ca. 230A liegt. Während ein RBG min. 60% der aufgenommenen Energie auch wieder (v.a. beim Senken) zurückspeist, ist der Anteil der generatorischen Energie bei den 9 RBG´s nur noch ca. 18% wenn alle in Betrieb sind (aber doch noch vorhanden). Falls man das Rückspeisen ins Netz komplett ausschließen möchte, könnte man noch einen zentralen Energiespeicher einbauen (der nur geladen wird, wenn Gesamtsystem generatorisch wird).

Zusätzlich kann die Peakleistung noch aktiv begrenzt werden. Wenn man z.B. nur 300 kW freigeben möchte, dann würden die RBG´s mit Konstantleistung statt mit Konstantmomtent beschleunigen (führt zu einen simulierbaren Durchsatzverlust). Während eine Leistungsgrenze von 380kW kaum spürbar ist, würden 300kW Leistungsgrenze schon den Durchsatz um einige Prozent reduzieren (oder man installiert eben einen Speicher der aktiv Leistung nachschiebt). Wichtig bei so einem aktiven Peakleistungsmanagement ist, dass die einzelnen RBG´s Daten miteinander austauschen. Mit einem speziellen Baustein können die verwendeten SIMATIC Technologieobjekte dafür sorgen, dass z.B. das Fahrwerk statt mit Konstantmoment mit Konstantleistung beschleunigt (ähnliches fürs Hubwerk). Wenn dann die Summenleistung im System wieder kleiner als die gewünschte Gesamtpeakleistung ist, dann kann wieder mit Maximalleistung pro RBG freigegeben werden.
 
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Hallo zusammen,

ich habe nur "alte Erfahrungswerte": Hatte mal mir einem Umzug zu tun, in dem neuen Lager waren 5 RBG's mit einer Höhe von 35m, weite/Länge 250m. Damals war ein 1600kVA-Trafo extra zu diesem Zweck nachgerüstet worden. Drumherum noch 300 Antriebe zum Beschicken und Auslagern. Der Trafo hat sich ziemlich gelangweilt... Da hatte schlicht jemand alle Leistungen aufsummiert und einen gewissen Angst-Zuschlag draufgepackt.

Wie oben schon beschrieben, soll da der Lieferant genaue Angaben zur Leistung machen. Das Gesamtprojekt ist ja auch bestimmt "groß ausgeschrieben worden", sicherlich liegen die einzelnen Anbieter mit den ANgaben auch weit auseinander, mit der heutigen Antriebstechnik mit Rückspeisemodulen und Energiespeichern ist das warscheinlich halb so wild....

Gruß Christian
 
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Okay vielleicht waren auch 5 x 120 KW Einspeisungen verbaut. Jeder weitere Antrieb im Schnitt 3 kW Leistung (?) und dann noch Beleuchtung, Klimatisierung usw.?
Für einen digitalen Zwilling eines ganzen Lagers müsste man wohl auch einiges an Zeit, Geld investieren. Wenn man hier statt für 1.6 MW nur für 600kW ausgelegen hätte können, wäre mal der Mehrpreis interessant.
 
Toddy80 schrieb:
Hallo zusammen,

in unserem Neubau wird demnächst ein Hochregal und viel Fördertechnik installiert.
Die Versorgung der einzelnen Schaltschränke soll über eine gemeinsame Stromschiene erfolgen.
Die Stromschiene soll durch die gesamte Halle verlaufen.
Der Lieferant hat nun die elektrischen Leistungen aller Komponenten aufaddiert.
Die Gesamtanschlussleistung beträgt somit 2240 kVA.
In einer weiteren Rechnung wurde berücksichtigt, dass einige Antriebe gegeneinander verriegelt sind.
Diese Rechung ergab dann noch eine Leistung von 1275 kVA.
Ich frage mich nun, ob mit dieser Leistung die Stromschiene ausgelgt werden sollte?
Dann wären wir bei einer 2000 A Stromschiene, einer riesigen HVT und einer neuen Trafostation.
Nach meiner Meinung ist diese Leistung noch immer viel zu hoch angenommen und es müsste noch ein
Gleichzeitigkeitsfaktor berücksichtigt werden.

Wie würdet ihr die Auslegung vornehmen? Uns fehlen hierbei leider die Erfahrungswerte.
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Ist eigentlich genau die Antwort auf das hier beschriebene Problem:

SIOS

support.industry.siemens.com support.industry.siemens.com
 
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