VEM - Deutsche Messe

Energieeffizienz
Herausforderung für die Antriebstechnik
Energy efficiency – Challenge for the drive technology
Dipl.-Ing. J. Sander
VEM motors GmbH
Wernigerode
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Zur Person
Jürgen Sander
Dipl.-Ingenieur
Geschäftsführer VEM motors GmbH
Vorsitzender der AG LV Motors of CEMEP
Folie 2
Hannovermesse 2010
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Agenda
Energieeffizienz
Herausforderung für die Antriebstechnik
Änderung der Wirkungsgradermittlung
X
EUP- Richtlinie und ihre Umsetzung
IE 1
Einführung
Die neue Wirkungsgradklassifizierung
Einführung von Mindestwirkungsgraden
Ausnahmen von der VO Nr. 640/2009
IE 2
IE 3
weitere Aktivitäten
Folie 3
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Unsere Aufgabe für die Zukunft
Erhaltung der Umwelt
Die Senkung der
CO2 – Emission
Folie 4
Energieeinsparung
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Der eingeleitete Prozess
Produktentwicklung
Forderung zur Senkung
der CO2-Emissionswerte
Normung
IEC/EN 60034-30
IEC/EN 60034-2-1
VO-Nr. 640/2009
Einführung von
MEPS ab 2011
EnergiebetriebeneProdukte- Gesetz (EBPG)
Folie 5
EuP Richtlinie [2005/32/EG]
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Vermeidung von CO2 -Emissionen
Einschätzung des Zentralverbandes Elektrotechnik und Elektroindustrie [ZVEI]
• 30 Mio installierte Antriebseinheiten in Deutschland
• davon nur 12% mit energiesparender Drehzahlregelung
• bei gut 50 % ist eine Umrüstung auf Drehzahlregelung sinnvoll
Mehr als 15 Prozent des
Energieverbrauchs
(rund 27 Mrd. kWh)
könnten jährlich durch den Einsatz
energieeffizienter elektrischer
Antriebstechnik eingespart werden.
Folie 6
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Zur Erinnerung, die alten Regeln
Voluntary Agreement of CEMEP
Es galten das Voluntary Agreement of CEMEP mit seinen Grenzwerten
EFF1, EFF2 und EFF3
für Asynchronmotoren in Standardausführung
Leistungsbereich 1,1 bis 90 kW
2- und 4-polige Ausführung
Schutzart IP 54 oder 55
400 V, 50 Hz, S1
Wirkungsgradbestimmung nach EN 60034-2:1998
Folie 7
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Die neue Wirkungsgradklassifizierung
Die IEC 60034-30:2008-10
definiert die neuen Wirkungsgradklassen von Motoren,
Kennzeichnung in Anlehnung an die Schutzart
IP Schutzart (International Protection)
IE International Efficency
IE1
IE2
IE3
(IE4
X
X
Standard efficiency [EFF2-Klasse]
High efficiency [EFF1-Klasse]
Premium efficiency
Super-Premium ??)
geänderte Prüfmethodik und damit auch angepasste Grenzwerte,
Wirkungsgradbestimmung nach EN 60034-2-1:2007ZZ
Folie 8
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Die neue Wirkungsgradklassifizierung
Die Wirkungsgradklassifizierung nach IEC 60034-30
kann angewendet werden auf Drehstrom-Niederspannungsmotoren
mit Käfigläufer nach folgender Spezifikation:
Bemessungsspannungen bis 1000 V;
Bemessungsleistungen zwischen 0,75 kW und 375 kW (500 HP);
Polzahlen 2, 4 oder 6;
Bemessen für Dauerbetrieb (S1) oder nahezu Dauerbetrieb (S3 mit
Einschaltdauern von 80% oder mehr);
geeignet für Betrieb am festen Drehstromnetz;
geeignet für die in IEC 60034-1 definierten Umgebungsbedingungen
(Temperatur, Aufstellhöhe).
Folie 9
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Die neue Wirkungsgradklassifizierung
Wirkungsgradgrenzwerte
4-polig, 50 Hz [1.500min-1]
Wirkungsgrad [%]
100
95
90
85
IE1
80
IE2
IE3
75
35
5,
0
0
0
0,
0
0
25
16
0,
0
0
0,
0
11
, 00
75
,0
0
45
,0
0
30
,5
0
18
,0
0
11
50
5,
00
3,
50
1,
0,
75
70
Bemessungsleistung P B [kW]
Folie 10
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Änderung der Wirkungsgradbestimmung
EN 60034-2:1998
bisher: Einzelverlustverfahren,
Zusatzverluste 0,5 % der aufgenommenen Leistung
Neu!
EN 60034-2-1:2007
Festlegung der zulässigen
Messunsicherheit nach IEC 60034-30
IE1
„Mittel“
IE2, IE3 „Niedrig“
≤ 1 kW direkte Messung, Messunsicherheit „Niedrig“
IE2, IE3
> 1 kW bis 150 kW Einzelverlustverfahren (analog USA, IEEE112)
Zusatzverluste aus Restverlusten, Messunsicherheit „Niedrig“
IE1, PLL aus eh-Stern-Prüfung zulässig, Messunsicherheit „Mittel“
Folie 11
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Änderung der Wirkungsgradbestimmung
Beispiel zur Veränderung der Grenzwerte
Wirkungsgradgrenzwerte EFF1→IE2
4-polig
96
94
92
90
IE2 (EN 60034-2-1)
EFF1 (EN 60034-2)
88
86
84
82
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11,0
15,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 75,0 90,0
P [kW]
Folie 12
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Ökodesign-/ EuP-Richtlinie
Richtlinie 2005/32/EG
„Umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte“
Was beinhaltet diese Richtlinie im Einzelnen?
Sie legt die Anforderungen an die umweltgerechte
Gestaltung energiebetriebener Produkte fest und ist
damit eine wichtige Aktivität zur Senkung der CO2 Emission.
Sie adressiert in der Hauptsache energiebetriebene
Produkte im Konsumgüterbereich, nennt aber auch
elektrische Antriebssysteme.
Die EuP-Rahmenrichtlinie wurde am 22. Juli 2005 im
EU-Amtsblatt veröffentlicht und sollte in den einzelnen
Mitgliedstaaten bis zum 11. August 2007 umgesetzt
werden.
Folie 13
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Umsetzungsstand der EuP-Richtlinie
Das Energiebetriebene-Produkte-Gesetz (EBPG)
Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von
Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung
energiebetriebener Produkte
Das „Gesetz über die umweltgerechte
Gestaltung energiebetriebener Produkte“
ist am 7.3.2008 in Kraft getreten. Der
Gesetzentwurf wird betreut vom
Bundesministerium für Wirtschaft und
Technologie (BMWi).
Umsetzung der Richtlinie 2005 / 32 / EG
des Europäischen Parlaments
und des Rates vom 6. Juli 2005
Folie 14
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Umsetzungsstand der EuP-Richtlinie
Verordnung (EG) Nr. 640/2009 der EU
vom 22.Juli 2009 zur Durchführung der
Richtlinie 2005/32/EG
Stufe 1:
Mindestwirkungsgrad (MEPS) IE2 ab 16. Juni 2011
Stufe 2:
Verschärfung auf IE3 [Premiummotoren] erfolgt
zum 01.01.2015 für den Leistungsbereich 7,5 kW bis 375 kW
Optionale Möglichkeit: IE2 + Umrichter
Stufe 3:
zum 01.01.2017 wird der Leistungsbereich auf
0,75 kW bis 375 kW erweitert
Optionale Möglichkeit: IE2 + Umrichter
Folie 15
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X
X
X IE 1
IE 2
IE 3
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Einführung von Mindestwirkungsgraden
Verordnung (EG) Nr. 640/2009 vom 22.Juli 2009
zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG
Stufe 1:
Mindestwirkungsgrad (MEPS) IE2 ab 16. Juni 2011
X
X XIE 1
Zeit bis zur Einführung
(ab 14. April 2010)
IE 2
IE 3
1 Jahr 64 Tage
Folie 16
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Einführung von Mindestwirkungsgraden
Verordnung (EG) Nr. 640/2009 vom 22.Juli 2009
zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG
Stufe 2:
Verschärfung auf IE3 [Premiummotoren] erfolgt
zum 01.01.2015 für den Leistungsbereich 7,5 kW bis 375 kW
Optionale Möglichkeit: IE2 + Umrichter
Zeit bis zur Einführung
(ab 14. April 2010)
IE 2
IE 3
4 Jahre 261 Tage
Folie 17
X
X XIE 1
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Einführung
Einführungvon
vonMindestwirkungsgraden
Mindestwirkungsgraden
Verordnung (EG) Nr. 640/2009 vom 22.Juli 2009
zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG
Stufe 3:
zum 01.01.2017 wird der Leistungsbereich auf
0,75 kW bis 375 kW erweitert
Optionale Möglichkeit: IE2 + Umrichter
Zeit bis zur Einführung
(ab 14. April 2010)
IE 2
IE 3
6 Jahre 261 Tage
Folie 18
X
X XIE 1
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Voluntary Agreement of CEMEP
Auslaufende Zulässigkeit der EFF- Kennzeichnung
Mit Schreiben vom 03.12.2009 hatte die Working Group
L.V.-A.C. Motors der CEMEP darüber informiert, dass ab
dem 10. Februar 2010 die Verwendung der bisher bekannten
Logos zur Kennzeichnung der Wirkungsgradklassen nicht
mehr erlaubt ist.
X X
X
Positionsänderung mit Schreiben vom 22. Dezember,
Lizenzverlängerung der Nutzung der EFF-Kennzeichnung
auf Antrag bis 15.Juni 2011.
Dieser Antrag wurde von VEM motors gestellt,
damit besteht kein direkter Umstellungszwang 2010.
Folie 19
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Einführung von Mindestwirkungsgraden
„Die Mitgliedstaaten ergreifen die erforderlichen Maßnahmen, um
sicherzustellen, dass energiebetriebene Produkte nur in Verkehr
gebracht und/oder in Betrieb genommen werden, wenn sie den für
sie geltenden Durchführungsmaßnahmen entsprechen und die CEKennzeichnung gemäß Artikel 5 tragen."
Typenschildbeispiel
Folie 20
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EUP Richtlinie – Ausnahmen
Diese Verordnung gilt nicht für
(a) Motoren, die dafür ausgelegt sind, ganz in eine Flüssigkeit
eingetaucht betrieben zu werden
(b) vollständig in ein Produkt (z. B. ein Getriebe, eine Pumpe,
einen Ventilator oder einen Kompressor) eingebaute Motoren, deren
Wirkungsgrad nicht unabhängig von diesem Produkt erfasst werden kann
(c) Motoren, die speziell für den Betrieb unter folgenden
Bedingungen ausgelegt sind:
(i) in Höhen über 1 000 Meter über dem Meeresspiegel
(ii) bei Umgebungstemperaturen über 40 °C
(iii) bei Betriebshöchsttemperaturen über 400 °C
(iv) bei Umgebungstemperaturen unter −15 °C (beliebiger
Motor) bzw. bei Umgebungstemperaturen unter 0 °C (luftgekühlter Motor)
(v) bei Kühlflüssigkeitstemperaturen am Einlass eines
Produkts unter 5 °C oder über 25 °C
(vi) in explosionsgefährdeten Bereichen im Sinne der RL 94/9/EG
(d) Bremsmotoren
Folie 21
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Was ist zu tun bis zum 16.06.2011
Die Richtlinie 2005/32/EG definiert eindeutig die Frage
Inverkehrbringung und Inbetriebnahme. Beide Maßnahmen sind
gleichwertig!
VEM empfiehlt deshalb, die Lagerbestände EFF2 / IE1 Motoren bis
spätestens 31.03.2011 abzubauen und auf Energiesparmotoren IE2
umzustellen.
Ein Umlabeln von EFF1 Lagermotoren (bei Händlern) auf IE2 ist nach dem
31.03.2011 unter Berücksichtigung der entstehenden Aufwendungen
möglich. (Neues Leistungsschild, keine Änderung der Garantie)
Ein Umlabeln von EFF2 Motoren auf IE2 ist definitiv nicht möglich.
Ihr Verkauf ist nach dem 16.06.2011 nur noch für Einsatzfälle außerhalb des
Geltungsbereichs der Durchführungsverordnung Nr. 640/2009 möglich. Diese
Ausnahmen sind auf dem Typenschild zu dokumentieren.
Folie 22
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Unser Konzept für die Zukunft
Schritt 1 – bereits eingeführt
Umstellung des Fertigungsprogramms auf die
Wirkungsgradklassen IE1 und IE2
Konstruktive Anpassungsmaßnahmen
• Umstellung Lagerung der Grundtypen
112-160 von RS/2RS-Lagerung auf Z/2Z und
• Wegfall der schwimmenden Lagerung in diesem BereichUmstellung auf Festlager N-Seite
Der Bezug von EFF1 und EFF2- Motoren ist aber
bis zum 15.Juni 2011 weiter möglich.
Folie 23
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Unser Konzept für die Zukunft
Schritt 2 – bereits eingeführt
Umstellung des Lagermotorenprogramms und des 36 h Lieferservice auf die
Wirkungsgradklassen IE1 und IE2.
EFF2-Motoren sind in diesem Rahmen nicht mehr verfügbar und sind
auch nicht mehr in der Preisliste enthalten.
Folie 24
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Unser Konzept für die Zukunft
Schritt 2 – Realisierung im Laufe des Jahres
Erweiterung des Variantenumfangs der Baureihe IE2
auf das Niveau der bewährten Baureihe K21R.
Einführung einer dritten Gehäuselänge zu Sicherung
der Lieferbarkeit von IE2-Bremsmotoren.
Folie 25
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Unser Konzept für die Zukunft
Schritt 3 – Vorbereitung der Stufen 2 + 3
Spezialmotoren
IE2 Basisreihe
WE1R/W21R
als Grundlage für
einen neuen
VEM -Baukasten
Folie 26
IE3= IE2+ FU
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Ausbau der
Sondermotorenbereiche
Walzwerkstechnik
Chemie
Krantechnik.
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
CEMEP/ZVEI-Aktivitäten in Zusammenhang mit VO 640/2009
Die Verordnung 640/2009 ist in der Fassung vom 21.
Juli 2009 verbindlich.
Derzeit wird innerhalb der CEMEP über eine
gemeinsame Strategie zur Darstellung der CEMEPPosition gesprochen.
ZVEI erstellt einen Leitfaden über rechtliche und
technische Anforderungen an Motoren: „Motoren
und geregelte Antriebe“. In dem Leitfaden werden
auch die CEMEP-Standpunkte dargestellt.
Der Leitfaden wird im April in Deutsch veröffentlicht.
Wenige Wochen später wird er auch in Englisch
verfügbar sein.
Folie 27
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
Die EU-Kommission wird im Zusammenhang mit der Verordnung
640/2009 weitere Schritte unternehmen:
• Fehlerkorrektur am Text der Richtlinie
• Mandat für die Standardisierung der
zugehörigen Normung vergeben
• Weitere Studien erstellen
Folie 28
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
EU Aktivitäten in Zusammenhang mit der VO 640/2009 –
zukünftige Aufgaben
Fehlerkorrektur am Text zum Beispiel:
Folie 29
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
EU Aktivitäten in Zusammenhang mit der VO 640/2009 –
zukünftige Aufgaben
Wirkungsgradangaben auf dem Leistungsschild:
CEMEP vertritt die Position, dass der Wirkungsgrad bei
75 % und 50 % im Katalog angegeben wird, aber nicht
auf dem Leistungsschild.
Die EU-Kommission überprüft derzeit, ob der Text in
dieser Hinsicht geändert werden kann.
Folie 30
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
EU Aktivitäten in Zusammenhang mit der VO 640/2009 –
zukünftige Aufgaben
Mandat für die Standardisierung der zugehörigen Normung
vergeben:
Für die Normung im Zusammenhang mit der 640/2009 soll
es zwei Mandate geben.
CENELEC soll für VSD und Motoren verantwortlich sein.
Für VSD gibt es bereits einen Entwurf vom 05.06.2009, der
nächste Entwurf war für März 2010 geplant.
Bei Motoren existiert ein Entwurf 41/2009 vom 25.08.2009.
Die endgültige Fassung war für März 2010 geplant.
Folie 31
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
EU Aktivitäten in Zusammenhang mit der VO 640/2009 –
zukünftige Aufgaben
CENELEC-Mandat für die Normung:
In diesem Zusammenhang gab es bereits eine Sitzung der
einzelnen Arbeitskreise CLC, IEC TC2 und TC22X, in der
über offene Fragen diskutiert wurde.
Es wird empfohlen, mit CAPIEL (Co-ordinating Committee for the Associations of
Manufacturers of Industrial Electrical Switchgear and Controlgear in the European Union)
zusammenzuarbeiten.
Folie 32
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
Übersicht der CENELEC und IEC-Arbeitskreise:
Folie 33
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
EU Aktivitäten in Zusammenhang mit der VO 640/2009 –
zukünftige Aufgaben
Manche der anstehenden Aufgaben muten derzeit noch etwas
futuristisch an:
• Wirkungsgraddefinition für IE4 und IE5
• Prüfverfahren und Wirkungsgradklassen für Umrichterbetrieb
• Definition von Parametern zur Wirtschaftlichkeit von Ressourcen,
Wiederverwendung und Aufbereitung
• Wirkungsgradklassen bei konstanter Spannung, konstantem Strom und
Direktumrichtern
• Erweiterung auf mechanische, hydraulische und elektrische
Folie 34
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Antriebe
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Zur weiteren Arbeit der AG LV Motors of CEMEP
Weitere Studien der EU-Kommission:
Geplant sind derzeit weitere Studien
analog zur EuP-Studie:
• für weitere Motorentypen
• weiterer Anwendungen,
wie z.B. Kompressoren
Folie 35
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Wie geht es weiter?
Marktkontrolle in Inland
www.ebpg.bam.de
Die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung koordiniert
die Umsetzung der europäischen Ökodesign-Richtlinie in Deutschland
und verbindet politische Ziele mit technisch und wirtschaftlich
Machbarem.
Folie 36
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Wie geht es weiter?
Freiwillige Selbstkontrolle durch die Hersteller
In Auswertung der Erfahrungen aus dem Voluntary Agreement of CEMEP
wird seitens der Mitgliedsfirmen der AG LV Motors of CEMEP
eine freiwille Selbstkontrolle der Hersteller für die Korrektheit
der Wirkungsgradangaben vorgeschlagen.
Folie 37
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Wie geht es weiter?
Marktkontrolle in Inland
www.ebpg.bam.de
Die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung koordiniert
die Umsetzung der europäischen Ökodesign-Richtlinie in Deutschland
und verbindet politische Ziele mit technisch und wirtschaftlich
Machbarem.
Folie 38
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Wie geht es weiter?
Kommt die Abwrackprämie für Elektromotoren?
• Motorlebensdauer liegt bei
ca. 10 bis 20 Jahren
Le bensdauer von e lektrischen Maschine n
Pn [kW]
> 75
> 37…75
> 7,5…37
> 0,75…7,5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
t [Ja hre]
Quelle: G. Volz
• 30 Mio installierte Antriebseinheiten
allein in Deutschland
Einschätzung des Zentralverbandes Elektrotechnik und
Elektroindustrie [ZVEI]
Folie 39
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Wie geht es weiter?
Sensibilisierung der Endbenutzer
auf die Lebenszykluskosten
Bemessungsleistung
1,5 kW
15 kW
110 kW
Investition Motor [%]
2,3
1,1
0,9
Installation + Wartung [%]
0,9
0,2
0,09
Energiekosten [%]
96,8
98,7
99
Basis:
Nutzungsdauer von
3.000 h pro Jahr
Quelle: Brancheninformation des ZVEI
Folie 40
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Besuchen Sie uns in Wernigerode
Wir laden Sie herzlich zum 9. Technischen Tag der VEM Gruppe
in Wernigerode am 22./23. Juni 2010 ein.
Folie 41
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
und auf Wiedersehen bei VEM motors
VEM motors Thurm GmbH
VEM motors GmbH
www.vem-group.com
Folie 42
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