Den optimalen Wirkungsgrad des Gesamtsystems Pumpe erreichen

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Vorgeschlagen wurden Spiralgehäusepumpen der Größe 80-200 mit Standard-Drehstrommotoren 5,5 kW bei 1460 min-1 (Bild 3). Der Betriebspunkt der neuen Pumpen wurde auf einen Förderstrom von 90 m³/h bei einer Förderhöhe von 13 m festgelegt.

Pumpen haben erhebliche Unterschiede im Energiebedarf

Die Neuauslegung unterlag in diesem Fall einer theoretischen Berechnung. Zudem war noch Sicherheit in der Förderhöhe gefordert. In solchen Fällen ist es häufig geübte Praxis, die Pumpen überdimensioniert einzubauen.

Bei Kühne erbringen die neuen Pumpen 130 m³/h bei 10 m hydraulischer Förderhöhe. Die Kühlung im Turm erfolgt mit einem Durchsatz von 130 m³/h genauso gut wie mit 90 m³/h. Energetisch optimal ist jedoch der auf 90 m³/h reduzierte Durchsatz.

Nach dem Umbau wurden die Messwerte im Juni 2009 erneut aufgenommen – siehe Tabelle 2. Der Vergleich mit den Daten aus Tabelle 1 zeigt die erheblichen Unterschiede beim Energiebedarf.

Neues Pumpensystem spart 46% der Energie

Im Jahr 2007 wurden allein für die Pumpen im Kühlturmkreislauf, die 6000 Stunden pro Jahr laufen, 259560 kWh benötigt. Durch die Erneuerung der Anlage sank der Energieaufwand auf 140640 kWh. Die bisherigen Umbaumaßnahmen erzielten also eine Energieeinsparung von 46%.

Was war ausschlaggebend für den zu hohen Stromverbrauch vor dem Umbau? Die Pumpen waren teilweise über 30 Jahre im Einsatz, sodass der Wirkungsgrad in der Pumpenhydraulik und beim Motor sehr niedrig war, und das trotz gelegentlicher Überarbeitung.

Zudem bewirkte die hohe Drehzahl von 2900 min-1 einen hohen Verschleiß. Alle vier Pumpen liefen zudem im Drosselbetrieb – auch deshalb lag der Wirkungsgrad der alten Pumpen bei nur 56%.

Absperrschieber statt Drosselventile erhöhen Pumpen-Wirkungsgrad

Mit dem Umbau wurde der Drosselbetrieb vollkommen aufgegeben. Druckseitig wurden die alten Rückschlagklappen ausgebaut und anstelle der Drosselventile Absperrschieber in ein Rohrstück mit der Größe DN 100 eingesetzt. Dieses erweiterte Übergangsstück dient zur Verringerung der Druckverluste.

Die neuen Pumpen arbeiten ungedrosselt mit einem deutlich günstigeren Wirkungsgrad von rund 70%. Zudem wirkt sich die Wahl der neuen Pumpenantriebe mit einer reduzierten Drehzahl von 1450 min-1 positiv auf den Verschleiß aus.

Drehzahlgeregelte Pumpen steigern nicht immer die Energieeffizienz

Vielfach ist bei der Optimierung von Pumpensystemen der Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen die beste Wahl. In diesem Fall war eine Drehzahlregelung der Pumpen jedoch nicht zu empfehlen. Der Einlauf zu den vier Kühltürmen liegt etwa 8 m über der Pumpenachse.

Das heißt, die Pumpen müssen nicht nur ununterbrochen die Reibungsverluste überwinden (circa 3 m dynamischer Förderhöhenverlust), sondern auch einen hohen geodätischen Förderhöhenverlust von 8 m. Es besteht somit keine Möglichkeit für eine nennenswerte Absenkung der Drehzahl.

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