Warum eine IE3-Klassifizierung für IP68-Tauchmotoren ungeeignet ist

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Für Schmutzwasserpumpen gibt es im Gegensatz zu Reinwasser-Pumpen und Heizungsumwälzpumpen noch keine verbindlichen Regeln bezüglich des Mindestwirkungsgrades. Durch fehlende Regulierung und dem Streben nach minimalen Investitionskosten ist das Verbesserungspotenzial bei vielen Tauchmotorpumpen im Markt in Bezug auf die Effizienz teilweise erheblich. Allerdings darf man beim Bestreben nach Energieeinsparung die Betriebssicherheit der Pumpen nicht vernachlässigen. Aggregate mit hohem Wirkungsgrad, aber hoher Anfälligkeit gegenüber Verstopfungen sind nicht zielführend, wenn man die CO₂-Emission und die anfallenden Kosten für Einsätze von Servicetechnikern berücksichtigt.

Die aktuelle EU-Verordnung Nr. 640/2009 und die Norm EN 60034 Teil 30 schließen Tauchmotoren explizit aus. Auch die Norm für Wirkungsgradmessungen EN 60034-2-1 enthält keine Vorschrift zum Nachweis bei Tauchmotoren. Deshalb gibt es im Sinne der CE-Konformität auch keine IE3-klassifizierten Tauchmotoren.

Unter den Pumpenherstellern gibt es eine große Übereinstimmung darüber, dass das Einsparpotenzial bei der Auswahl einer geeigneten Hydraulik wesentlich größer ist als durch die Optimierung der Antriebsmotoren. Unterschiedliche anwendungsoptimierte Laufradformen, kundenspezifisches Abdrehen der Laufraddurchmesser und eine Anpassung der Fördermengen an die tatsächliche Abwassermenge bieten hier noch viel Luft nach oben.

In Anbetracht der Forderungen nach energieeffizienten Tauchmotorpumpen und einer fehlenden Normung, propagieren einzelne Hersteller verschiedene Motor-Konzepte. Sie werben damit, Stator- und Rotorkomponenten von IE3-Standardnormmotoren aus der Großserienproduktion von Unterlieferanten zu verwenden. Solche Aussagen geben aber nur einen Hinweis auf die Verwendung hochwertiger Materialien. Ein konkreter, verbindlicher Mindestwirkungsgrad ist damit nicht verbunden. Die tatsächliche Effizienz eines Tauchmotors kann trotz Verwendung solcher Komponenten deutlich unter den IE3-Vorgaben liegen.

Dafür gibt es technisch gesehen eine Reihe von Gründen. Anders als bei einem Norm-Motor müssen die Wälzlager stärker dimensioniert sein, da sie zusätzlich hydraulische Kräfte aufnehmen müssen. Größere Lager bedeuten aber auch mehr Reibverluste. Gleitringdichtungen und Wellendichtringe bremsen den Rotor durch zusätzliche Reibung. Um die durch hydraulische Kräfte und den Wellenüberstand verursachte Wellendurchbiegung kompensieren zu können, brauchen Tauchmotoren oft einen größeren Luftspalt zwischen Stator und Rotor. Das wiederum verlangt einen höheren Magnetisierungsstrom und verursacht elektrische Verluste.

Benötigt die Pumpe aufgrund ihrer Einbausituation, etwa bei Trockenaufstellung oder bei Förderung in halb ausgetauchtem Zustand, eine integrierte Kühlmittelumwälzung, schlägt das bei der Wirkungsgradbilanz ebenfalls negativ zu Buche.

Wie man den Wirkungsggrad von Tauchmotoren ermittelt

Um den Wirkungsgrad von Tauchmotoren zu ermitteln, arbeitet man häufig mit dem so genannten „Einzelverlustverfahren“. Es erfordert die geringsten technischen Modifikationen für einen Prüfaufbau und stellt eine Kombination aus Messen sowie Berechnen dar.

In einem separaten Leerlaufversuch ermittelt man zuerst die konstanten lastunabhängigen Verluste. Bei der eigentlichen Lastprüfung messen die Techniker nur noch die elektrische Aufnahmeleistung und die Drehzahl. Aus diesen Werten berechnen sie im Anschluss alle Verlustanteile und summieren sie zur Wirkungsgradbestimmung auf. Die EN 60034-2-1 bewertet dieses Verfahren – wegen der Vielzahl von Einflussgrößen – als nicht gut geeignet für den IE3-Nachweis. Allerdings war diese Methode jahrzehntelang anerkannter Stand der Technik für die Qualitätssicherung in der Motorenproduktion.

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