Antriebstechnik 06.06.2008, 19:35 Uhr

Pumpen ziehen unnötig viel Strom  

VDI nachrichten, Düsseldorf, 6. 6. 08, ciu – Elektromotoren verbrauchen rund die Hälfte der in Deutschland erzeugten elektrischen Energie. Dabei bergen sie ein hohes, häufig ungenutztes Effizienzpotenzial. Gerade alte, überdimensionierte und ungeregelte Umwälzpumpen erweisen sich oft gar als Energievernichter. Investitionen in neue Technologien amortisieren sich zumeist in wenigen Jahren.

Beim Stromverbrauch schlummert in vielen Betrieben ein häufig ungeahntes Einsparpotenzial. Die Rede ist von ineffizienten Elektromotoren. Einer Studie der Energietechnischen Gesellschaft im Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) zufolge fällt ihnen eine Schlüsselrolle zu. Verbrauchen Elektromotoren doch insgesamt rund die Hälfte des in Deutschland erzeugten Stroms. Allein die rund 30 Mio. Heizungspumpen benötigen laut VDE etwa so viel elektrische Energie wie der Betrieb aller elektrisch betriebenen Schienenfahrzeuge von Bundesbahn und öffentlichem Nahverkehr. Aktuelle elektronisch geregelte Heizungspumpen kämen mit bis zu 50 % weniger Energie aus als Standardpumpen mit Asynchronmotoren – und mit bis zu 70 % weniger als ungeregelte Pumpen, wie sie vielfach noch in Gebäuden anzutreffen seien.

Viele Umwälzpumpen erweisen sich geradezu als Energievernichter, worauf die Energie Agentur NRW verweist. Meist unbeachtet trügen sie wegen ihrer langen Laufzeiten erheblich zum Stromverbrauch bei. Dabei sei das Einsparpotenzial mit bis zu 80 % besonders hoch. Häufig seien sie erheblich überdimensioniert, in Altbauten oft um das Dreifache. Experten raten, im Mehrfamilienhaus 1,5 W Pumpenleistung je kW Kesselleistung nicht zu überschreiten. Zudem sollten sie geregelt sein wie stufenlos differenzdruckgeregelte Hocheffizienzpumpen. Die Drehzahlregelung einer Pumpe biete ein hohes Energieeinsparpotenzial, da sich die aufgenommene elektrische Pumpleistung in der dritten Potenz zur Drehzahl ändert – d. h., bei 50 % des Volumenstroms betrage die elektrische Antriebsleistung nur noch 12,5 % des ursprünglichen Wertes.

Grundsätzlich empfiehlt es sich, das Gesamtsystem zu betrachten. Ein wichtiger Punkt ist z. B. der exakte hydraulische Abgleich. Damit werden der erforderliche Durchfluss in den Heizkörpern und damit die optimale Heizwasserverteilung im gesamten Gebäude sichergestellt. Werden Heizkörper in weiter von der Heizung entfernten oder höher liegenden Räumen nicht richtig warm, wird in der Regel die Vorlauftemperatur angehoben oder der Volumenstrom der Heizungsumwälzpumpe erhöht. Doch wie man bei der Energie Agentur NRW konstatiert: „Dabei wird nur zusätzlich Energie in das System eingebracht, ohne die eigentliche Ursache zu beseitigen.“ Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass es in den Heizkörpern weder zu einer Über- noch zu einer Unterversorgung kommt. Dies erfolgt durch Abstufung der Rohrdimensionen und festen Strangregulierventilen. Die Feinjustierung geschieht mit einstellbaren Thermostatventilen oder Rücklaufverschraubungen an jeder Raumheizfläche bzw. jedem Heizkreisverteiler.

Eine Kampagne „Energieeffiziente Systeme in Industrie und Gewerbe“ der Deutschen Energie-Agentur (Dena) und der Fachverbände Pumpen + Systeme sowie Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) hat kürzlich gezeigt, dass sich eine Energieeffizienzsteigerung unabhängig von der Branche wirtschaftlich auszahlt. So seien in Unternehmen aus Chemie-, Papier-, Elektro-, Lebensmittel-, Kunststoff- und metallverarbeitender Industrie sowie aus der Wasserver- und -entsorgung hohe Potenziale zur Kostensenkung identifiziert worden. Das gelte sowohl für kleine und mittlere Unternehmen als auch bei Großunternehmen.

Das durchschnittliche Kostensenkungspotenzial habe bei 30 % gelegen. In einem Fall betrug die maximale Einsparung sogar über 90 %. Auch die Wirtschaftlichkeit der Energieeffizienzmaßnahmen sei nicht zu kurz gekommen: Durch die Reduktion der Energiekosten amortisierten sich die Investitionen in der Regel in zwei bis drei Jahren. Zwischen 2500 € Euro und 50 000 € jährlich kann die Mehrzahl der beratenen Unternehmen einsparen – einfach durch die energetische Optimierung ihrer Pumpensysteme.

Die Betrachtung der Lebenszykluskosten erleichtert die Investitionsentscheidung. Die Dena kommt zu dem Ergebnis: „Um die Wirtschaftlichkeit der geplanten Investitionen zur Energieeffizienzsteigerung genau bewerten zu können, müssen die verschiedenen Kostenarten eines Pumpensystems über seinen gesamten Lebenszyklus betrachtet werden. Diese Betrachtung ergibt, dass die Energiekosten mit 40 % bis über 80 % den größten Kostenanteil ausmachen, oft gefolgt von den Instandhaltungskosten.“ Dagegen entfielen auf die Anschaffungskosten laut der Effizienzagentur meist nur ca. 10 % der Lebenszykluskosten.

Die Kostenrelationen verdeutlichen die Relevanz der Energiekosten als Entscheidungsparameter bei der Systemauswahl: Geringere Betriebskosten und der maschinenschonende Betrieb der Anlagen durch die Optimierung des Gesamtsystems sorgten nicht nur für einen schnellen Rückfluss der Investition, sondern für fortlaufende Einsparungen über die gesamte Lebensdauer der Anlage. Schon bei einer Nutzungsdauer der Pumpensysteme von zehn Jahren ergebe sich eine Kapitalverzinsung zwischen 30 % und 50 %.

Im Rahmen der Kampagne seien über 70 Beratungen durchgeführt worden, darunter die Analyse der Heizsystempumpen bei Foseco in Borken. Das Ergebnis habe gezeigt, dass durch Umstellung der Lufterhitzer auf Temperaturregelung das Pumpensystem mit variablem Volumenstrom betrieben werden kann. Zur Systemoptimierung sei empfohlen worden: der Austausch vorhandener Pumpen gegen geregelte Hocheffizienzpumpen, Einsatz von Temperaturreglern an den Lufterhitzern und von Frequenzumrichtern, Messpunkteinlesung an den Pumpen sowie hydraulischer Abgleich. Die Energieeffizienzmaßnahmen mit Leistungsanpassung und optimaler Betriebspunkteinstellung führten zu einer Reduzierung des Stromverbrauchs von etwa 40 %.

Im Fokus der Vor-Ort-Beratung bei der Binding Henninger Brauerei in Frankfurt/Main hatte beispielsweise die Optimierung eines Heißwasserpumpensystems gestanden. Das Heißwasser wird dort zur Prozesswärmeversorgung bei der Bierherstellung, zur Beheizung von Reinigungsanlagen sowie zur Raumheizung eingesetzt. Bei der Analyse hatte sich herausgestellt, dass in mehr als einem Drittel des Jahres eine um 50 % geringere Umwälzleistung ausreichen würde.

Als Maßnahme wurde beschlossen, die beiden vorhandenen Pumpen durch Hocheffizienzmotoren zu ersetzen und Frequenzumrichter für den Betrieb mit veränderlicher Drehzahl einzusetzen. Zusammen mit dem hydraulischen Abgleich des Heißwassernetzes, temperaturabhängigem Regulieren der Überströmstrecken zur Rohrnetztemperierung sowie dem Umstellen weiterer Großverbraucher auf lastabhängige Durchflussregelung spart das laut Dena fast die Hälfte des Stroms und zudem eine Menge thermischer Energie. R. DONNERBAUER

Durchschnittlich lagen die Sparpotenziale in der Industrie bei 30 %

 

Von R. Donnerbauer

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