Pumpen-Trends Pumpen & Armaturen auf neuen Wegen: Das sind die Fluidik-Trends 2023

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Wird 2023 das Versprechen der smarten, effizienten und ausfallsicheren Pumpe endlich Wirklichkeit? Oder pumpen wir in Zukunft nur noch Recyclate und LNG? Eines steht fest: Energiefresser werden es in Zukunft schwer haben, wie diese Entwicklungen zeigen...

Alles beim Alten in Sachen Pumpen und Armaturen? Von wegen! 2023 wird ein Pumpenjahr: Zwischen Pumps&Valves und Förderprozessforen läuft sich die Branche für die Fluidik-Herausforderungen der Zukunft warm. Neue Medien und alternative Wertschöpfungsketten stellen ihre ganz eigenen Anforderungen an die Strömungstechnik.

Zugleich stellen ständig steigende Strompreise unangenehme Fragen an Komponenten, die einen erheblichen Anteil an der Energierechnung der Welt haben: Geht es (noch) effizienter? Braucht es eine ganz neue Fluidik oder reicht eine Modernisierung aus? Und wie wird die Vision von der smarten Pumpe samt vorrausschauender Wartung und Instandhaltung endlich Wirklichkeit? Wir nehmen einige der zentralen Pumpentrends 2023 einmal unter die Lupe.

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1. Instandhaltung wird smart

Kreiselpumpen bleiben als zuverlässige Arbeitspferde für die Chemieindustrie unersetzlich. Doch genau diese Rolle als schlagendes Herz der Produktion macht Pumpenausfälle zu teuren Risiken, die bis zum Anlagenstillstand bzw. Off-Spec-Produkten reichen. Genauigkeit bei der Instandhaltung ist daher Pflicht – und vorausschauende, zustandsorientierte Methoden Kür.

Immerhin lassen sich typische Sorgenkinder Wie die Gleitringdichtung, Lager und Pumpenlaufräder genauso wie die häufigsten Schadenursachen (hydraulische Störungen wie Trockenlauf oder Kavitation, mechanische Fehler wie eine falsche Ausrichtung oder Verspannungen und Fehlbedienungen) so zumindest eingrenzen.

Aber: Eine Überwachung etwa der Lager (immerhin für drei Viertel der tatsächlichen Ausfälle verantwortlich) ist möglich – und die Hersteller haben entsprechende Ideen und Produkte im Programm. So lassen sich winzige Sensoren direkt in die Dichtung integrieren und machen das Bauteil selbst zum Fühler.

Apps erlauben die Überwachung von Temperaturen, Schwingungen oder anderen Kenngrößen auch bei verteilten Komponenten. Und clevere Auswertungssoftware hilft, vorbeugende Maßnahmen zur Verlängerung der Mean Time Between Repair (MTBR) zu planen. Zu guter Letzt macht sich die Sensorik sogar im Falle eines Pumpenversagens bezahlt, da Sie hilft, Störungen direkt zu erkennen und zu lokalisieren - und das natürlich auch bei Verdrängerpumpen.

2. LNG kommt in Fluss

Zeitenwende im Gasmarkt: Vorbei die Ära, in der russisches Gas zwar, entgegen anderslautenden Behauptungen, nicht immer „billig“, aber doch zuverlässig verfügbar war. In diese Lücke stößt LNG – Das Liquefied Natural Gas, also Flüssigerdgas, soll im Energiesystem eine Schlüsselrolle einnehmen. Rund 40 Millionen Tonnen LNG für Deutschland und etwa 200 Millionen Tonnen für Europa würden wohl reichen, schätzen Experten.

Umgeschlagen werden soll das Gas an speziellen Verladeterminals, von denen es im Herbst 2022 gerade einmal 37 in Europa (und 26 in der EU) gab. Seitdem sind mit Wilhelmshaven und Lubmin zwei Standorte in Deutschland dazu gekommen, die nach Angaben des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz bis zu 20 Prozent des jährlichen Gasverbrauchs abdecken könnten.

Wie viel Bewegung in dem Thema steckt, zeigen die enormen Investitionssummen im LNG-Großanlagenbau (27 Milliarden Dollar weltweit im Jahr 2022 verglichen mit lediglich zwei Milliarden 2020). Für Pumpen- und Armaturenspezialisten ein gefundenes Fressen, erfordern die extremen Bedingungen des tiefkalten Mediums entsprechend leistungsfähige Komponenten. Kryo-Pumpen und -Armaturen werden für Gasterminals und Tankstellen genauso benötigt wie bei der Schiffsbetankung. Dabei müssen die Bauteile Temperaturen von unter -160 ° C standhalten sowie die beim Verdampfen entstehenden explosiven Dämpfe sicher absperren.

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So kommen etwa einstufige oder mehrstufige Kreiselpumpen in Tieftemperaturausführung zum Einsatz, wobei aufgrund der extremen Bedingungen dichtungslose Konstruktionen wie Spaltrohrmotorpumpen für solche Anwendungen prädestiniert sind. Auch den Armaturen verlangt das Medium alles ab, etwa beim Tanken oder Umfüllen tiefkalter Gase – hier stellen Ex-Schutz und Atex-Zertifizierungen zu Recht hohe Ansprüche. Und natürlich sind auch entsprechende Sicherheitsventile Pflicht, entstehen doch bei der Regasifizierung Überdrücke.

3. Kreislaufwirtschaft – alles fließt (im Kreis)

Etwas in den Hintergrund geraten scheint das Thema Kreislaufwirtschaft – dabei brauchen natürlich auch Recycler und Rohstoffspezialisten Förderlösungen. Klar, immerhin sollen ja (Roh-)Stoffströme im Kreis geführt werden. Doch wie gut funktioniert das Schreddern und Einschmelzen von Plastikmüll wirklich? Tatsächlich verlieren Kunststoffe mit jedem Recyclingzyklus mehr von ihren spezifizierten Eigenschaften. Außerdem können nicht alle Verunreinigungen mechanisch nicht zuverlässig entfernt werden – ein Einsatz derartiger Recyclate in Produkten mit Lebensmittelkontakt ist daher meist ausgeschlossen.

Eine Alternative bietet das chemische Recycling, bei dem die langen Polymerketten in Basisbestandteile heruntergebrochen und neu geknüpft werden. Durch Depolymerisation lässt sich aus Kunststoffabfällen eine Art Rohbenzin gewinnen, das anschließend die ganze Welt der organischen Chemie eröffnet. Die nötige Verfahrenstechnik für dieses „Naphtha aus dem gelben Sack“ reicht von der Pyrolyse über Gasifizierung und Solvolyse bis zur Dissolution und Enzymolyse.

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In vielen Fällen wird die nötige Energie in Form von Wärmeme eingebracht – die Verfahren nutzen hohe Drücke und Temperaturen, um die langkettigen polymere unter Luftabschluss (Pyrolyse) oder mittels Sauerstoffs (Gasifizierung) zu zersetzen. Dabei entsteht im ersten Fall ein sogenanntes Pyrolyse-Öl entsteht, welches direkt wieder zu langkettigen Kohlenwasserstoffen polymerisiert werden kann (das Synthesegas aus der Gasifizierung benötigt eine Aufreinigung). Natürlich lässt sich die Depolymerisation auch chemisch (Solvolyse) oder durch Lösemittel (Dissolution) oder Enzymen durchführen.

Was das alles mit Pumpen zu tun hat? Die petrochemische Industrie pumpt massive Investitionen in entsprechende Anlagen – und die brauchen die passende Hardware. Die Frage nach dem passenden Verfahren wird dabei eine Schlüsselrolle spielen – gerade, da bisherige Verfahren noch komplex und vergleichsweise ineffizient sind.

4. Neu vs. alt: Retrofit statt Neu-Gerät

Pumpen und Energie-Effizienz: Keine ganz einfache Beziehung möchte man meinen, verschlingen die Strömungsmaschinen doch – je nach Berechnungen – bis zu einem Viertel der globalen Stromerzeugung. Anders ausgedrückt: Rund 93 Prozent der Lebenshaltungskosten einer Pumpe sind Energiekosten – und die steigen und steigen.

Neue Pumpen versprechen Energie-Genügsamkeit – doch häufig lässt sich auch aus vorhandenem Equipment mehr machen. Pumpen-Retrofit wird zum Megatrend und kann, so Experten, helfen den Energieverbrauch zu halbieren. Das spart Geld, schont Ressourcen und steigert Produktivität und Anlagenverfügbarkeit – wenn man es richtig angeht.

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Ein typischer Fehler ist die Unsitte, Pumpen aus Unsicherheit und Unwissen deutlich zu groß zu dimensionieren und dann eine Drossel einzubauen – eine unnötige aber leider nicht unübliche Energieverschwendung. Nicht nur, dass hier Energie gezielt „vernichtet“ wird, auch arbeitet die Pumpe außerhalb ihres optimalen Wirkungsgrades und verschleißt schneller. Ein anderes Problem sind die vielen ungeregelten Pumpen, die in Anlagen schlummern – hier schafft ein Frequenzumrichter Abhilfe, ist jedoch in der Anschaffung teuer.

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Nicht selten ist aber gar nicht die Pumpe selber das Problem: So kann eine Anpassung des hydraulischen Systems die Strömungsmaschine regelrecht verjüngen und Energieschlucker wie Knicke oder Querschnittsveränderungen aus dem Weg räumen. Natürlich nur, wenn alte und neue Komponenten auch zuverlässig kompatibel sind, klar.

Gerade deswegen sind die Retrofit-Paketenach Maß, die viele Pumpenhersteller mittlerweile als Dienstleistung anbieten unter Umständen eine echte Alternative zu kostspieliegen Neugeräten – nicht zuletzt, da sie auch die Integration von Industry-4.0-Konnektivität ermöglichen.

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