Energieeffiziente Fahrtreppen
Fahrtreppen spielen eine Schlüsselrolle bei der Beförderung großer Menschenmengen zwischen verschiedenen Stockwerken. Das gilt für Shopping Malls genauso wie für Bahnhöfe oder U-Bahnstationen. Im Spannungsfeld zwischen maximaler Verfügbarkeit der Anlagen und geringen Betriebskosten lohnt es sich, einen Blick auf die Verbrauchsdaten von Fahrtreppen zu werfen.
Denn bezogen auf den Lebenszyklus entfällt der überwiegende Teil des Energieaufwands auf die Betriebsphase. Neben effizienten Antriebssystemen und Komponenten mit niedrigem Energiebedarf kommt es bei der Energieeffizienz von Fahrtreppen vor allem auf ein intelligentes Powermanagement an.
Welche Parameter beeinflussen den Energieverbrauch?
Der Verbrauch einer Fahrtreppe hängt nicht nur von der Technik an sich ab. Auch Parameter wie die Förderhöhe, die Stufenbreite oder die Neigung spielen eine Rolle. Nicht zu beeinflussen, aber durchaus relevant ist auch die Fahrtrichtung: Eine typische Fahrtreppe die bei der Aufwärtsfahrt ca. 13 kW Strom pro Stunde benötigt, kommt in der Abwärtsfahrt nur auf rund 11 kW. Wie viel eine Fahrtreppe tatsächlich verbraucht, können die Hersteller anhand von Verkehrssimulationen in Kombination mit der jeweiligen Anlagenkonfiguration im Vorfeld einer Neubau- oder Modernisierungsmaßnahme berechnen.
Weniger Gewicht spart Energie
Generell gilt: Je weniger Masse bei einer Fahrtreppe bewegt wird, desto effizienter der Betrieb. Schindler setzt daher Stufen ein, die komplett aus Aluminium gefertigt sind und nur 10,5 kg bei einer Standardbreite von 1 m wiegen. Das sind 40 % weniger als bei herkömmlichen Stahlstufen, was eine Verbesserung der Fahrtreppenleistung um 5 % ermöglicht.
Zudem gibt es in diesen sogenannten Kompaktstufen keine Schraubverbindungen mehr. Sie sind daher risikoärmer als herkömmliche mehrteilige Stahlstufen, in denen sich Teile lösen können, und haben eine signifikant höhere Lebensdauer.
Effizienter Antrieb
Fahrtreppen werden von Elektromotoren in Kombination mit einem Schneckengetriebe angetrieben. Die Effizienz des Antriebs lässt sich anhand von Wirkungsgradklassen nach IEC-Norm 60034 bestimmen. Die Skala reicht on IE1 = „standard efficiency“ bis IE3 = „premium efficieny“. Während ältere Standard-Fahr-treppen lediglich einen Wirkungsgrad von 68 % erreichen, kommen Neuanlagen dank IE3-Motoren in Kombination mit einem Cavex-Getriebe mit optimierter Verzahnungsgeometrie auf einen Gesamtwirkungsgrad von 91 %. Durch den Austausch des Antriebs lässt sich die Effizienz auch bei der Modernisierung älterer Anlagen in vielen Fällen entscheidend steigern.
Leistungsmanagement
Viele Fahrtreppen sind permanent in Betrieb, aber nur selten komplett ausgelastet. Stattdessen sind Zeiten mit niedrigem oder gar keinem Passagieraufkommen in Einkaufszentren oder Bahnhöfen nicht selten. In diesen Fällen bieten sich Powermanagement-Systeme an, die speziell auf den jeweiligen Anwendungsbereich ausgelegt sind. Sie werden von den Herstellern für neue Fahrtreppen angeboten, können aber auch im Rahmen von Modernisierungen älterer Anlagen eingesetzt werden. Systeme wie die Ecoline Power Management Packages von Schindler haben zum Ziel, die Energieeffizienz zu optimieren, ohne beim Passagierfluss Kompromisse einzugehen. Dabei wird zwischen Dauerbetrieb, Stop-and-go-Betrieb und Dauerbetrieb mit Schleichfahrt unterschieden. Gegenüber dem kontinuierlichen Betrieb ohne Powermanagement kann der Energieverbrauch um bis zu 36 % reduziert werden.
Der Dauerbetrieb ist die optimale Methode für ein kontinuierliches bis hohes Passagieraufkommen, bei dem es darum geht, Kunden effizient in die oberen Stockwerke zu befördern. Befinden sich nur wenige Passagiere auf der Fahrtreppe, bieten Steuerungsoptionen wie das Eco-Power-Feature von Schindler die Möglichkeit, die Leistung des Antriebs zu reduzieren. Betrachtet man eine typische Anordnung, bestehend aus einer auf- und einer abwärtslaufenden Fahrtreppe mit einer Förderhöhe von 4,5 m, einer Stufenbreite von 1,0 m und einer Nenngeschwindigkeit von 0,5m/s, können bis zu 3.000 kWh pro Jahr gespart werden. Das entspricht 25 % gegenüber dem Dauerbetrieb ohne Powermanagement. Dabei wird von einer Betriebsdauer von 11 Stunden am Tag und 365 Tagen pro Jahr ausgegangen, wie es beispielsweise in Shopping-Malls üblich ist. Innerhalb eines halben Jahres hat sich die Investition amortisiert.
Kommt dasselbe Fahrtreppenpaar in Gebäuden zum Einsatz, bei denen der Passagierfluss zeitweise ganz aussetzt, oder eine einzelne Fahrtreppe für beide Fahrtrichtungen genutzt wird, bietet sich der Einbau eines Stop-and-go-Modus an. Die Technik stoppt die Fahrtreppe komplett, wenn sich längere Zeit keine Personen darauf befinden, und startet automatisch wieder, wenn sich jemand nähert. Dieses Feature ermöglicht Einsparungen von bis zu 4.200 kWh oder 36 % gegenüber dem Dauerbetrieb ohne Powermanagement.
Nicht immer ist es gewünscht, eine Fahrtreppe im Betrieb komplett anzuhalten. Im Slow-speed- oder Schleichfahrtbetrieb fährt die Fahrtreppe geräuschlos auf 30 % der Nenngeschwindigkeit herunter, wenn sich keine Personen darauf befinden. Dadurch bleibt der Passagierfluss erhalten, denn die Fahrtreppe bleibt in Bewegung und muss nur wenig beschleunigen. Gleichzeitig bietet der Schleichfahrtmodus den Passagieren eine bessere Orientierung. Denn es ist sowohl erkennbar, dass die Fahrtreppe in Betrieb ist, als auch, in welche Richtung sie läuft. Durch Einbau eines Powermanagement-Systems mit Schleichfahrtmodus sind für das bereits genannte Fahrtreppenpaar Einsparungen von bis zu 3.800 kWh oder 32 % möglich.
Letztendlich lassen sich die Vorteile der zuvor beschriebenen Einsparoptionen auch kombinieren. In diesem Fall fährt die Fahrtreppe zunächst ihre Geschwindigkeit herunter und stoppt schließlich ganz, wenn sich eine bestimmte Zeit lang keine Passagiere nähern. Auch die eingangs beschriebene Reduzierung der Motorleistung bei Teilauslastung ist enthalten. Auf diese Weise ist eine maximale Energieersparnis von rund 4.200 kWh oder 35 % möglich.
Fazit
Neuanlagen sind heutzutage grundsätzlich auf günstige Umwelteigenschaften und niedrige Betriebskosten optimiert. Für Bestandsanlagen bietet sich in vielen Fällen der Austausch des Antriebs an. Beachtliche Einsparpotenziale bieten Powermanagement-Systeme, die gezielt auf den Passagierfluss abgestimmt sind. Der Einbau zahlt sich in doppelter Hinsicht aus: Ein Stop-and-go-Modus erhöht durch die Stillstandszeiten die Lebensdauer der Fahrtreppe, der Schleichfahrtmodus sorgt durch den gleichmäßigeren Betrieb zusätzlich für einen geringeren Verschleiß der der Komponenten.
