GB 18613-2020: Energieeffizienzklassen für Elektromotoren
Die Norm GB 18613-2020 „Energieeffizienz-Grenzwerte und Energieeffizienzklassen für Elektromotoren“ ist eine verbindliche nationale Norm im Bereich der Motor-Energieeffizienz. Sie legt die Energieeffizienz-Grenzwerte, Energieeffizienzklassen und Prüfverfahren für Drehstrom-Asynchronmotoren fest. Als zentrale Grundlage für die Energieeffizienz-Bewertung von Motoren und die Zertifizierung energieeffizienter Produkte wird diese Norm von Kelude Schwerindustrie bei der Herstellung und Auswahl von Brückenkranmotoren konsequent angewendet, um sicherzustellen, dass jeder gelieferte Motor die Energieeffizienzklasse IE3 und darüber erfüllt.
GB 18613-2020Energieeffizienz-Grenzwerte und Energieeffizienzklassen für ElektromotorenIE393,5 % WirkungsgradIE495,0 % WirkungsgradIE596,0 % WirkungsgradIE2Nicht mehr zulässigEffizienzklassen von niedrig nach hoch Drehstrom-Asynchronmotoren 0,75–375 kWIE3 als verbindliche Mindestanforderung seit 2022Energieeffizienz
Anwendungsbereich und Einordnung der Norm
Die Norm GB 18613-2020 „Energieeffizienz-Grenzwerte und Energieeffizienzklassen für Elektromotoren“ gilt für Drehstrom-Asynchronmotoren mit einer Nennspannung bis 1.000 V, einer Nennfrequenz von 50 Hz und einer Nennleistung von 0,75 kW bis 375 kW – einschließlich Motoren für allgemeine Anwendungen sowie explosionsgeschützte Motoren. Nicht abgedeckt sind Traktionsmotoren, Frequenzumrichter-spezifische Motoren (bewertet nach GB/T 22670) sowie Motoren für Sonderanwendungen. Mit der Einführung dieser Norm wurde die Vorgängerversion GB 18613-2012 ersetzt; die Energieeffizienz-Kennwerte wurden insgesamt um etwa 1 bis 2 Prozentpunkte angehoben und die Klasse IE5 als neue Effizienzstufe ergänzt. Inhaltlich ist die Norm mit IEC 60034 „Rotierende elektrische Maschinen“-30-1 „Energieeffizienzklassen für rotierende elektrische Maschinen“ technisch gleichwertig.
Im Kranbau kommen Drehstrom-Asynchronmotoren in großem Umfang in Hub- und Fahrwerken von Brückenkranen zum Einsatz. Die Umsetzung der GB 18613-2020 hat daher direkten Einfluss auf die Energieeffizienz-Bewertung von Brückenkranen und die Marktzugangsvoraussetzungen. Kelude Schwerindustrie befolgt diese Norm konsequent bei der Motorauswahl für Brückenkrane: Standardmäßig werden IE3 Premium-Wirkungsgrad-Motoren verbaut, optional sind Lösungen mit IE4- und IE5-Motoren mit noch höherem Wirkungsgrad verfügbar. Ergänzend zur DIN 15018 „Krane – Grundsätze für die Bemessung“ hinsichtlich der Anforderungen an die Motorauswahl bildet diese Norm gemeinsam mit der DIN 15018 das technische Normensystem für die Auswahl von Brückenkranmotoren. Darüber hinaus verweist die Norm auf GB/T 1032 „Prüfverfahren für Drehstrom-Asynchronmotoren“ als grundlegendes Prüfverfahren für die Wirkungsgradmessung.
Energieeffizienzklassen und Prüfverfahren im Vergleich
Die Norm unterteilt die Energieeffizienzklassen von Elektromotoren in absteigender Reihenfolge in IE5, IE4, IE3 und IE2. Am Beispiel eines 30-kW-Motors mit vier Polen ergeben sich folgende Wirkungsgrad-Anforderungen: IE5 ≥ 96,0 %, IE4 ≥ 95,0 %, IE3 ≥ 93,5 %, IE2 ≥ 91,5 %. Je höher die Energieeffizienzklasse, desto geringer sind die Verluste bei der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie, desto niedriger die Motortemperatur und desto länger die Betriebslebensdauer. Seit 2022 dürfen Motoren der Klasse IE2 und darunter nicht mehr auf dem chinesischen Markt verkauft werden; bei Neu- und Umbauprojekten ist der Einsatz von Motoren der Klasse IE2 und darunter strikt untersagt.
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| Produktbereich | Typische Anwendungen |
| Hebezeuge & Krane | Montage, Wartung, Logistik |
| Fördertechnik | Materialfluss, Automatisierung |
| Steuerungstechnik | Prozessoptimierung, Fernüberwachung |
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Häufig gestellte Fragen (FAQ)
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| Energieeffizienzklasse | IE3(Hocheffizient) | IE4(Höchsteffizient) | IE5(Maximale Effizienz) |
|---|---|---|---|
| Wirkungsgrad(30kW/4P) | 93.5% | 95.0% | 96.0% |
| Jahresstromverbrauch | 78,500kWh | 77,200kWh | 76,000kWh |
| Relative Kosten | Basispreis | +15~25% | +40~60% |
| Amortisationszeit | – | 1.5~2Jahr | 2.5~3.5Jahr |
| Einsatzbereiche | StandardBrückenkranSerienausstattung | EnergiesparendAufrüstungErste Wahl | Export/Green-Factory-Lösung |
Die Norm hat in Bezug auf die Energieeffizienz-Grenzwerte rechtsverbindliche Wirkung. Elektromotoren, die von Unternehmen hergestellt oder verkauft werden, müssen mindestens die Energieeffizienzklasse IE3 erreichen. Produkte, die die Norm nicht erfüllen, dürfen nicht in den Verkehr gebracht werden. Die Norm legt außerdem die Anforderungen an die Kennzeichnung der Energieeffizienz fest: Wirkungsgrad, Energieeffizienzklasse und Normnummer müssen klar auf dem Typenschild des Motors angegeben werden. Für Anwender, die Motoren in größeren Stückzahlen beschaffen, kann die Authentizität der Energieeffizienzkennwerte durch Einsicht in Typprüfberichte und Stichprobenprüfungen vor Ort verifiziert werden. Kelude Schwerindustrie hat bei der Wareneingangskontrolle von Motoren einen Prozess zur erneuten Überprüfung der Energieeffizienz implementiert, um sicherzustellen, dass jeder eingesetzte Motor die geforderten Energieeffizienzkennwerte erfüllt.
Im Hinblick auf die Prüfverfahren legt die Norm drei Methoden zur Wirkungsgradmessung fest: Methode A (Eingangs-Ausgangs-Methode, bei der die elektrische Eingangsleistung und die mechanische Ausgangsleistung direkt gemessen werden; höchste Genauigkeit, geeignet für Motoren kleiner und mittlerer Leistung), Methode B (Verlustanalyse-Methode, bei der der Wirkungsgrad indirekt über die Messung von Kupferverlusten, Eisenverlusten, mechanischen Verlusten und Zusatzverlusten ermittelt wird; geeignet für Motoren großer Leistung) und Methode E (indirekte Methode, geeignet für Routineprüfungen und Energieeffizienz-Stichproben). Methode A gilt als Schiedsverfahren; bei Typprüfungen und Energieeffizienz-Zertifizierungen wird Methode A oder B angewendet. Die Messergebnisse müssen gemäß der Norm einer Unsicherheitsbewertung unterzogen werden; die Messunsicherheit sollte besser als ±0,5 % sein.
0,75~375 kWDrehstrom-Asynchronmotoren
Vier Stufen IE2~IE5IE3 als verbindliche Mindestanforderung
Methode A/B/EMethode A als Schiedsverfahren
Äquivalent zu IEC 60034-30Gegenseitige Anerkennung
IE3 verpflichtend ab 2022Verstöße werden geahndet
Brückenkrane/Pumpen/VentilatorenKompressoren/Werkzeugmaschinen
Energieeffizienz-Zertifizierung und internationale Vergleichbarkeit
Die Energieeffizienz-Zertifizierung von Motoren erfordert eine Registrierung beim Chinesischen Zentrum für Energieeffizienz-Kennzeichnung. Erst nach Vorlage eines Typprüfberichts von einem CNAS-akkreditierten Labor darf das Energieeffizienz-Label angebracht werden. Der Zertifizierungsprozess umfasst sechs Schritte: Mustereinsendung, Erstellung des Typprüfberichts, Registrierung, Antrag auf Kennzeichnung, Anbringung des Labels und Marktaufsicht. Nach Erhalt der Zertifizierung unterliegen die Produkte unregelmäßigen Stichprobenkontrollen durch die Marktaufsichtsbehörden; bei Nichtbestehen drohen Geldstrafen und Rückrufmaßnahmen. Die Gültigkeitsdauer des Energieeffizienz-Labels entspricht in der Regel dem Produktlebenszyklus; bei Normänderungen ist jedoch eine erneute Typprüfung erforderlich.
Hinsichtlich der internationalen Vergleichbarkeit der Energieeffizienzklassen: Die Stufen IE3 bis IE5 der Norm GB 18613-2020 „Energieeffizienz-Grenzwerte und Energieeffizienzklassen für Motoren“ entsprechen jeweils den entsprechenden Stufen in IEC 60034 „Rotierende elektrische Maschinen“-30-1. Die EU-Ökodesign-Richtlinie EU 2019/1781 verlangt, dass Motoren von 0,75 bis 1000 kW seit Juli 2021 mindestens die Klasse IE3 erreichen müssen. Die US-amerikanische DOE-Energieeffizienzverordnung schreibt für Motoren von 1 bis 500 HP die Effizienzklasse NEMA Premium vor (entspricht in etwa IE3). Die in Kelude-Export-Brückenkranen verbauten Motoren verfügen sowohl über das chinesische Energieeffizienz-Label als auch über die CE-Zertifizierung und erfüllen damit die Energieeffizienzanforderungen verschiedener Zielmärkte. Für Motoren im Frequenzumrichterbetrieb ist die Energieeffizienzbewertung gemäß GB/T 22670-2018 „Prüfverfahren für drehstromgespeiste Käfigläufer-Induktionsmotoren mit Frequenzumrichter“ durchzuführen.
Bedeutung für die Brückenkranmotor-Auswahl
Bei der Auswahl von Brückenkranmotoren beeinflussen die Energieeffizienzanforderungen der GB 18613-2020 direkt die Auswahlstrategie. Für Hubwerke mit frequenzgesteuerter Drehzahlregelung gilt die Norm für die Energieeffizienzbewertung unter Netzfrequenzbedingungen; die Bewertung im Frequenzumrichterbetrieb erfolgt gemäß GB/T 22670. Bei der Auswahl sind die Nennleistung und Überlastfähigkeit des Motors entsprechend der Triebwerksgruppe (A1~A8) und der Einschaltdauer des Brückenkrans zu bestimmen, wobei auch der Energieeffizienzklasse besondere Aufmerksamkeit zu schenken ist. Ein IE4-Motor kann gegenüber einem IE3-Motor über den gesamten Lebenszyklus hinweg 15~20 % Stromkosten einsparen; die Amortisationszeit beträgt etwa 1,5~2 Jahre.
Alle Brückenkrane von Kelude Schwerindustrie sind standardmäßig mit Motoren der Energieeffizienzklasse IE3 oder höher ausgestattet. Auf Kundenwunsch werden auch Lösungen mit IE4- und IE5-Permanentmagnet-Synchronmotoren angeboten. Permanentmagnet-Synchronmotoren verwenden einen Rotor mit Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagneten anstelle eines Wicklungsrotors und bieten Vorteile wie hohen Wirkungsgrad (IE5 ≥ 96 %), hohe Leistungsdichte und einen breiten, effizienten Drehzahlregelbereich. Sie eignen sich besonders für Brückenkrananwendungen mit häufigen Start-/Bremsvorgängen und Teillastbetrieb. Bei der Auswahl ist zu beachten, dass Permanentmagnetmotoren zwingend einen speziellen Treiber benötigen und mit einer Demagnetisierungsschutzfunktion ausgestattet sein müssen, um die Langzeitzuverlässigkeit zu gewährleisten.
Häufige Fragen
F: Wie verhalten sich die Energieeffizienzklassen IE3, IE4 und IE5 nach GB 18613-2020 zu den Klassen in IEC 60034-30-1:2014?
A: Die Energieeffizienzklassen IE3, IE4 und IE5 nach GB 18613-2020 entsprechen den gleichnamigen Klassen in IEC 60034-30-1:2014; die Effizienzschwellenwerte sind nahezu identisch. GB 18613-2020 übernimmt das Klassifizierungssystem der IEC 60034-30-1 äquivalent und ergänzt es um Kennwertkorrekturen, die auf Netzfrequenz und Spannung des chinesischen Stromnetzes abgestimmt sind. Motoren mit nationaler Energieeffizienz-Zertifizierung erfüllen daher grundsätzlich auch die Anforderungen der internationalen Effizienznormen.
F: Welche Punkte sind beim Einsatz von IE5-Permanentmagnetmotoren im Brückenkran zu beachten?
A: IE5-Permanentmagnetmotoren benötigen einen speziell abgestimmten Permanentmagnet-Treiber; handelsübliche Frequenzumrichter sind oft nicht in der Lage, sie anzusteuern. Da Permanentmagnete entmagnetisiert werden können, sollte ein hochtemperaturbeständiger Neodym-Eisen-Bor-Werkstoff verwendet und eine Entmagnetisierungsschutzschaltung integriert werden. Ohne Käfigwicklung im Rotor ist kein direkter Netzanlauf möglich – der Motor muss über den Frequenzumrichter weich gestartet werden. Dafür überzeugt der Permanentmagnetmotor mit IE5-Effizienz, kompakten Abmessungen und hoher Leistungsdichte – ideal für das Hubwerk im Brückenkran, wo er besonders bei häufigen Start-Stopp-Zyklen deutliche Energieeinsparungen erzielt.
F: Wie lässt sich die Konformität eines Brückenkranmotors mit GB 18613-2020 überprüfen?
A: Der einfachste Weg führt über das Energieeffizienz-Label auf dem Typenschild des Motors: Seriöse Hersteller kennzeichnen dort Energieeffizienzklasse, gemessenen Wirkungsgrad und die zugrunde liegende Norm. Zusätzlich kann ein gültiger Typprüfbericht eines CNAS-akkreditierten Labors angefordert werden. Kelude Schwerindustrie hat für die Wareneingangskontrolle ein eigenes Nachprüfverfahren etabliert: Jede Motorcharge wird stichprobenartig nach Methode A der Norm geprüft, um die Effizienzkennwerte zuverlässig zu verifizieren.
F: Wie wird die Energieeffizienzklasse nach GB 18613-2020 bei Frequenzumrichtermotoren angewendet?
A: Die Effizienzklassen nach GB 18613-2020 werden unter Nennbedingungen bei 50 Hz Netzfrequenz ermittelt. Für die Effizienzbewertung von Brückenkranmotoren mit Frequenzumrichter-Speisung gilt GB/T 22670-2018 – die Prüfnorm für drehstromgespeiste Käfigläufermotoren am Umrichter. Sie legt Mess- und Berechnungsverfahren für den Motorwirkungsgrad im Umrichterbetrieb fest. Bei der Beschaffung von Frequenzumrichtermotoren empfiehlt es sich daher, vom Lieferanten zusätzlich die Effizienzmessdaten nach GB/T 22670 anzufordern.
GB 18613-2020 – die Norm für Effizienzgrenzwerte und Energieeffizienzklassen von Elektromotoren – bildet die verbindliche Grundlage für die Motorauswahl und das Energiemanagement im Brückenkran. Kelude Schwerindustrie hält diese Anforderungen konsequent ein und kombiniert sie mit den technischen Spezifikationen aus DIN 15018 – Kernanforderungen der Krandimensionierung sowie GB/T 22670 für die Prüfung von Umrichtermotoren. So erhalten Kranbetreiber eine optimierte Motorauswahl und ein Energiemanagement über den gesamten Lebenszyklus. Mit Kelude Schwerindustrie setzen Sie auf hocheffiziente, zukunftssichere Antriebstechnik.
