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Pumpen-Systeme

VDMA und dena ziehen Zwischenbilanz der Kampagne „Energieeffiziente Pumpen-Systeme“

02.08.2007 | Autor / Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

Die Auswahl geeigneter Rohrführungen und Rohrquerschnitte ist zum Beispiel von erheblicher Bedeutung für die Energieeffizienz des Systems. Diese Parameter beeinflussen den gesamten Druckverlust einer Anlage und bestimmen somit die benötigte Förderleistung der einzusetzenden Pumpe.
Die Auswahl geeigneter Rohrführungen und Rohrquerschnitte ist zum Beispiel von erheblicher Bedeutung für die Energieeffizienz des Systems. Diese Parameter beeinflussen den gesamten Druckverlust einer Anlage und bestimmen somit die benötigte Förderleistung der einzusetzenden Pumpe.

Seit rund zwei Jahren unterstützt die Kampagne „Energieeffiziente Systeme in Industrie und Gewerbe“ Unternehmen mit konkreten Vor-Ort-Analysen. Mehr als 50 Unternehmen haben ihre Pumpen-Systeme energetisch optimiert – häufig mit erstaunlichen Ergebnissen.

„Da bekommen Controller ja feuchte Augen“, kommentiert ein Zuhörer die Zahlen, die der Fachverband Pumpen + Systeme des VDMA zusammen mit der Deutschen Energie-Agentur (dena) Mitte Juli präsentiert hat: Demnach erreichen energieeffiziente Pumpen-Systeme Kapitalrenditen bis zu 50 Prozent. Das sind in der Tat schier unglaubliche Ergebnisse, die im Rahmen der Initiative EnergieEffizienz zu Tage gefördert wurden.

Christoph Singrün, Geschäftsführer des beteiligten VDMA-Fachverbands: „Bei den Beratungen setzen wir auf die energetische Optimierung der Gesamtsysteme. Nur so lassen sich die hohen Kosteneinsparungen erzielen.“ Dass die Kampagne sich dabei auf die Querschnittstechnologie „Pumpen-Systeme“ konzentriere, gewährleiste die Übertragbarkeit der aufgezeigten Energieeffizienz-Maßnahmen auf möglichst viele Betriebe.

Praxisbeispiel: Unilever spart jährlich 74 000 Euro

Ein Beispiel aus den bereits realisierten Beratungsprojekten: Unilever Deutschland produziert im Werk Mannheim Seifenprodukte. Von den rund 200 Pumpen sind die meisten als Prozess- und Zirkulationspumpen im Einsatz. Im Fokus der Energieanalyse stand die Optimierung der Prozesswasser- und Zirkulationspumpen sowie der Rückkühlanlagen.

Folgende Parameter wurden untersucht: Elektrische Leistungsaufnahme der Pumpen, Förderströme und Förderhöhe sowie die Hauptverbraucher.

Die Analyse ergab, dass alle Pumpen in den Rückkühlanlagen in ihrem Durchfluss mit druckseitigen Klappen eingedrosselt waren. Dies hatte zur Folge, dass die Pumpen aufgrund ihres Kennlinienbereichs mit niedrigem Wirkungsgrad betrieben wurden. Damit ist ein erheblicher Energieverbrauch verbunden. Weiterhin wurden die Pumpen an bzw. über ihrer entsprechenden Nennleistung betrieben, was zu einer verkürzten Lebensdauer führt.

Ergebnis der Analyse: Identifiziert wurde ein Einsparpotenzial von 925 000 kWh (das sind 37 Prozent weniger als der Ist-Verbrauch vor den Maßnahmen) – umgerechnet bringt das eine Kosteneinsparung von 74 000 Euro pro Jahr! Dazu mussten die Verantwortlichen bei Unilever 295 000 Euro investieren, die sich in vier Jahren amortisiert haben werden (dynamisierte Kapitalrendite: 21,4 Prozent).

Maßnahmen zur Pumpen-System-Optimierung

Zur Systemoptimierung wurden folgende Maßnahmen empfohlen:

  • Aufheben der Eindrosselung durch Schieber
  • Schieber der einzelnen Systeme mit Motorventilen ausrüsten und in den Regelungsprozess einbinden
  • Ausstattung der Antriebe mit Regeleinrichtungen, die die Antriebe nach den Produktionsbedingungen in entsprechenden Leistungsstufen betreiben
  • Einsatz von Antrieben mit veränderlicher Drehzahl (Frequenzumrichter), um die Betriebspunkte der Pumpen an die Anlagenbedingungen anpassen zu können
  • Verwendung von Hocheffizienzmotoren
  • Überholen oder Entfernen der nicht genutzten Volumenstrommesser.

Drehzahlregelung spart nicht nur Energie

Auch das Beispiel Unilever zeigt einmal mehr: Das Anpassen an die momentan benötigte Pumpenleistung erfolgt in bestehenden Pumpen-Systemen oft noch mithilfe konventioneller Stellmethoden wie Drosselventilen oder Bypassleitungen, was teilweise zu sehr hohen Energieverlusten führt.

Prof. Dr. Dieter-Heinz Hellmann, Vorstand bei KSB, konkretisiert das anschaulich so: Ein drosselgeregeltes Pumpen-System benötige bei einer Fördermenge von 60 Prozent der Nennfördermenge immer noch 90 Prozent der elektrischen Nennleistung. Bei gleicher Fördermenge von 60 Prozent senke eine drehzahlgeregelte Pumpe den Stromverbrauch auf unter 30 Prozent! Sein klares Fazit: „Für Pumpensysteme mit wiederkehrend schwankendem oder teillastigem Betrieb ist der Einsatz einer bedarfsgerechten Drehzahlregelung besonders energieeffizient.“

Hellmann verweist auf weitere Vorteile, verlängere die energieeffiziente Regelung von Pumpen-Systemen doch auch deren Lebensdauer:

  • Durch das stets niedrige Drehzahlniveau im Teillastbetrieb werden mechanische Komponenten wie Welle, Lager und Dichtungen weniger beansprucht.
  • Frequenzumrichter starten und stoppen sanft. Damit wird der gesamte Antriebsstrang geschont und das Pumpensystem mechanisch geringer beansprucht. Da bei energieoptimierten Pumpensystemen weniger Verschleißteile erneuert werden müssen, verlängern sich die Intervalle zwischen den Instandhaltungsarbeiten. Damit sinken nicht nur die Energiekosten, sondern auch die Aufwendungen für die Instandhaltung.

Fazit

Die Ergebnisse der Beratungen zeigen, dass sich eine Energieeffizienzsteigerung sowohl für kleine und mittlere, als auch für große Unternehmen wirtschaftlich auszahlt – und das branchenunabhängig. „Die beratenen Unternehmen können nicht nur den Energieverbrauch und die Energiekosten erheblich senken, sondern auch hohe Kapitalrenditen erwirtschaften“, so dena-Geschäftsführer Stephan Kohler.

Der Autor ist redaktioneller Mitarbeiter bei PROCESS.

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