Pumpen auf der Achema Per Pumpe in die Zukunft: Achema wird zum Treffpunkt der Macher von morgen

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Möglichmacher der Produktion – Alles beim Alten in den „Pumpenhallen“? Von wegen! Wenn die Produktion von morgen den Effizienz-Turbo zünden will, sind die Pumpenexperten gefordert. Die größte Ausstellergruppe der Achema zeigt sich 2022 innovativ und digital wie selten.

Sie sind das Herz der Produktion: Pumpen, Verdichter und Armaturen bilden die größte Ausstellergruppe der Achema. Für viele Praktiker wird daher der Besuch in den „Pumpenhallen“ 8 und 9 auf dem Frankfurter Messegelände zur regelmäßigen Wallfahrt ins Reich der Strömungstechnik. In der offiziellen Messekommunikation spielt die Fluidik allerdings kaum eine Rolle: Alles digital, modular, smart und natürlich grün auf der Achema 2022.

Wasserstoff auf der Achema

Das Molekül der Möglichkeiten: Warum Wasserstoff auf der Achema eine Hauptrolle spielt

Zwischen Wasserstoffvisionen und Gründerpreisen wirken Pumpen und Co. leicht angestaubt – aber stimmt dieser Eindruck? Ist in der „Pumpenhalle“ die Zeit stehen geblieben? Von wegen: Von den 3.300 Terrawattstunden Strom, die Europas Kraftwerke ins Netz pumpen, genehmigen sich Pumpen rund ein Zehntel. Ob Windrad, Kohlekraftwerk oder Atommeiler – jede zehnte Anlage füttert die hungrigen Strömungsmaschinen.

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Dabei werden Fluidik-Experten nicht müde zu betonen, dass eine Pumpe an sich keine Energie verbrauche, sondern umwandeln helfe und überhaupt als Gesamtsystem betrachtet werden müsse. Trotzdem drängt sich der Verdacht auf, so richtig effizient sei das Ganze nicht. Auch der Branchenverband Europump – ganz bestimmt keine Pumpenfeinde – meint, dass sich alleine bei Wasserpumpen von derzeit 137 TWh rund 35 TWh einsparen ließen. Damit, so die Europump-Spezialisten, könnte man vier durchschnittliche Kohlekraftwerke vom Netz nehmen. Und all das auch noch mit vergleichsweise kleinem Aufwand.

Kampf dem Energiefresser

Pumpenexperten werden wissend mit dem Kopf nicken: Ja, das alte Problem der ungeregelten Pumpen. Tatsächlich laufen viele Aggregate immer noch rein digital nach dem An/Aus-Prinzip. Entweder mit voller Leistung bei einer festen Drehzahl oder gar nicht. Wird weniger Durchfluss benötigt, würgt eine Drossel im wahrsten Sinne des Wortes die Strömung ab. Dass das nicht effizient sein kann, ist klar – aber wie ineffizient, überrascht dann doch. Nicht nur, dass so mehr Energie eingesetzt werden muss, als eigentlich benötigt, auch verschieben sich durch die Drosselung die Anlagenkennlinie und damit Betriebspunkt und Förderhöhe.

Tipp der Redaktion: Enetdecken Sie das Pumpen-Forums am 26./27. September in Würzburg.

Dazu kommt die Unsitte, Pumpen und Antriebe gerne bewusst etwas zu groß zu planen, um Leistungsreserven vorzuhalten. Wofür diese bei eigentlich korrekt berechneten Bedarfen benötigt werden? Egal, ein Sicherheitszuschlag hat noch Keinem geschadet und klingt ja auch so schön nach Vorsicht. Wenn dann das zu groß ausgelegte und zur Sicherheit eine Baugröße größer bestellte Aggregat ungeregelt auf Volllast läuft, ist die Energieverschwendung offenkundig.

Wir regeln das

Dabei geht es auch einfach und so viel besser: Schon ein Frequenzumrichter hilft, die Drehzahl des Motors zu regeln und an den tatsächlichen Leistungsbedarf anzupassen, betonen die Pumpenhersteller unermüdlich – und erklären, dass,wer wegen des günstigeren Anschaffungspreises auf ungeregelte Pumpen setzt, nicht selten innerhalb weniger Jahre aufgrund der unnötigen Stromkosten deutlich draufzahlt.

Förderprozessforen 2022

Was haben Pumpen mit Wasserstoff zu tun?

Geld und Energie sparen und somit Stromnetz und Umwelt entlasten klingt eigentlich einleuchtend. Zumal eine halbwegs intelligente Regelung im Industrie-4.0-Zeitalter noch ganz andere Möglichkeiten eröffnet. Wer nämlich nicht nur die Pumpe herumkommandiert, sondern genau hinsieht und digitale Mess- und Regeltechnik mit KI und Cloud Computing kombiniert, dem eröffnen sich ungeahnte Einblicke in den Zustand von Produktionsprozess und Anlage. Kein Wunder, dass mittlerweile IT-Experten und Data Analysts zumindest bei großen Pumpenherstellern genauso selbstverständlich mit zur Belegschaft gehören wie CFD-Experten und Maschinenbauer.

Durchblick Digital

EB Digital Lab heißt das junge Team, das für den Dichtungsspezialisten Eagle Burgmann (Halle 8.0/A41), einen der wichtigsten Zulieferer der Pumpenbranche, digitale Produkte und Services entwickelt und marktfähig macht. Dazu gehören digitale Wartungskonzepte wie Condition Monitoring oder Predictive Maintenance genauso wie eine innovatives Kundenportal für Vertrieb und Services.

Netzsch (Halle 8.0/C27) hat seit vergangenem Jahr das Pumpenschutzmodul Multiprotector im Programm, welches mittels dreier Temperatureingänge die Trockenlauf-relevante Statortemperatur sowie die Temperatur des Motors analysieren kann. Damit, so hoffen die Entwickler in Waldkraiburg, lässt sich der gefürchtete Trockenlauf der Verdrängerpumpen erkennen und bekämpfen. Auch die Parametrierung der Pumpen erfolgt zeitgemäß per App auf Tablet-PC oder Smartphone. Eine Diagnose-Software wirkt da fasst schon selbstverständlich.

Impressionen der Achema 2018

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Einen anderen Weg geht Fristam (Halle 8.0/H79), die für extreme Drehzahl- und Fördermengenbereiche mit der Fristam FDS TSG eine nach eigenen Angaben sehr einfache, robuste und ökonomische Lösung im Programm haben. Dank einer Twin-Speed Gearbox könne die Motorleistung um ein bis zwei Baugrößen kleiner gewählt werden als ohne, erklären die Pumpenspezialisten. Da die Pumpe zudem im Frequenz-„Wohlfühlbereich“ eines Standard-Drehstrommotors arbeitet, gestaltet sich der Einsatz vergleichsweise einfach und zuverlässig. Bei Erstanwendungen konnte auf diese Weise in der Milch- und Käseproduktion die benötigte Antriebsleistung bei ansonsten gleichen Förder- und Reinigungsbedingungen um bis zu 30 Prozent reduziert werden.

Der digitale Zwilling

Dementsprechend ist die smarte Fluidik auf der Achema genauso zu Hause wie neue Laufradgeometrien oder Werkstoffinnovationen. Fluidik ist nämlich längst mehr als Pumpe, Armatur oder Dichtung. Sie umfasst die ganze Komplettanlage genauso wie alle Rohre, Rohrbögen, Weichen und Aggregate.

Natürlich macht auch der digitale Zwilling nicht vor der Pumpe Halt: Von dem digitalen Abbild der Strömungsmaschinen sollen Betrieb und Instandhaltung profitieren, klar, aber zunehmend auch Planer, Anlagenbauer und Architekten. Das Megathema BIM (Building Information Modeling) soll die digitale Anlage um das komplette Bauprojekt erweitern und zusammen mit allen relevanten Daten während des Lebenszyklus in einem digitalen Modell bündeln und vernetzen. Dadurch lassen sich Funktionalität, Energieverbrauch, CO2-Emissionen und Kosten von Bauprojekten berechnen und optimieren.

Die Systemfrage

Eine Hürde bleibt jedoch die fehlende Standardisierung zwischen BIM (etwa durch den Verein Deutscher Ingenieure (VDI) oder das Deutsche Institut für Normung (DIN) bzw. seine europäischen Pendants) und dem VDMA-Fachverbänden Pumpen + Systeme (Halle 8.0/A23) sowie Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik, die bereits eine standardisierte Industrie-4.0-Verwaltungsschale für Pumpen definiert haben. Diese bildet quasi einen digitalen Pumpenzwilling ab und ergänzt die „physikalische“ Pumpe zu einer echten Industrie-4.0-Komponente.

Smarte Pumpen

Diese digitalen Tools für den smarten Pumpenbetrieb sollten Sie kennen

Dieses ganzheitliche Denken ist immens wichtig, denn durch das Optimieren der Pumpe allein wird häufig nur ein Bruchteil der im Gesamtsystem verborgenen Einsparpotenziale gehoben, erklären die Europump-Experten. Und rechnen vor, dass, wenn etwa alle Wasserpumpen „nur“ durch drehzahlgeregelte Aggregate ersetzt würden, lediglich fünf statt 35 TWh weniger benötigt würden. Daher gehören Pumpenbauer zu den wichtigsten Befürwortern eines sogenannten erweiterten Produktansatzes (EPA), der in Zukunft die bisher stark produktfixierte Ökodesign-Richtlinie ergänzen soll. Denn eine Pumpe kann maximal effizient elektrische Energie in Lageenergie oder Strömung verwandeln – wenn das System, in dem sie eingebunden ist, Ineffizienzen aufweist, bleibt sie unter ihren Möglichkeiten. 

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