Pumpen bieten großes Stromsparpotenzial

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Drehzahlregelung statt Drosselregelung senkt Energieverbrauch der Pumpe um 60 %

Unter tatsächlichen Betriebsbedingungen, besonders bei ständig schwankendem Bedarf, erreicht eine Pumpe den optimalen Betriebspunkt allerdings nur selten. Das bedeutet bei einer ungeregelten Pumpe, dass diese mit voller Leistung „fährt“, obwohl nur ein Teil des Volumenstroms benötigt wird. Ohne eine bedarfsabhängige Leistungsanpassung bedeutet dies einen unnötig hohen Verbrauch an Antriebsenergie und damit auch höhere Betriebskosten.

Bewährt hat sich hier das Regeln der Drehzahl, das im Vergleich zur heute noch üblichen Drosselregelung mit Armaturen den Energieverbrauch um bis zu 60 % senkt. Durch Veränderung der Drehzahl kann die Förderhöhe der Pumpe an den Bedarf der Anlage genau angepasst werden.

Die Industrie bietet eine Vielzahl von technischen Möglichkeiten, um über die Drehzahlregelung den Energieverbrauch zu beeinflussen. Toleranzen und Sicherheitszuschläge bei der Dimensionierung der Pumpe können somit entfallen.

Standardumrichter nur bedingt zur Pumpen-Drehzahlregelung geeignet

Moderne Standardumrichter sind universell einsetzbare Geräte mit diversen Einstellmöglichkeiten. Sie sind sowohl für den Einsatz an einem Förderband, in einer Steinmühle als auch in anderen Anwendungen nutzbar, bei denen Drehstrommotoren als Antrieb genutzt werden. Um solche Geräte auf die Eigenschaften einer Pumpe abzustimmen, bedarf es fundierter Kenntnisse über das hydraulische Verhalten von Kreiselpumpen. Pumpenhersteller bieten deshalb spezifische Lösungen mit fertig montierten und betriebsbereiten Drehzahlregelungen an. Hier sind die Parameter und die Begrifflichkeiten im Einstellungsmenü auf Pumpenanwendungen abgestimmt. Die Inbetriebnahme beschränkt sich auf die Eingabe weniger, anwendungsspezifischer Parameter wie die Eingabe der Reglergeschwindigkeit. Zusätzliche Funktionen ermöglichen einen sparsamen Betrieb und verringern Verschleiß und Ausfallzeiten von Pumpe und Anlage.

Vor allem alte Pumpenanlagen bieten Sparpotenzial

So hat das KSB-System Pump-Drive eine Funktion, bei der eine Druckregelung mit förderstromabhängiger Sollwertnachführung für zusätzliche Energieeinsparung bei Teillast sorgt. Dieses motormontierte System (Bild 4), bei dem der Frequenzumrichter an jeden beliebigen Elektromotor angebaut werden kann, bietet gegenüber einem fertigen Integralmotor den Vorteil der Nachrüstbarkeit von vorhandenen Anlagen. Dabei spielen weder der Hersteller des Motors noch seine Effizienzklasse eine Rolle. Dank seiner Schnittstellen lässt sich dieses Gerät in ein Anlagenleitsystem integrieren.

Der Einsatz von Sparmotoren hat in den letzten Jahren zugenommen und wird von der Europäischen Union stark forciert. Bisher versuchte man vor allem, durch die Verwendung von mehr Kupfer und Eisen in konventionellen Motorenbauweisen eine bessere Effizienz zu erzielen. Die Herstellungskosten für einen solchen Motor sind aber wegen des höheren Rohstoffanteils deutlich höher.

IE4-Elektromotoren bieten auch bei Teilauslastung guten Wirkungsgrad

Die Frankenthaler KSB AG verfolgt einen anderen Weg beim Bau von hocheffizienten Elektromotoren. Im Unterschied zu konventionellen Synchronmotoren kommt der nach dem Synchron-Reluktanz-Prinzip arbeitende Hocheffizienzmotor Suprem E (IE4) mit der normalen „Kupferration“ eines IE2-Motors aus und benötigt auch keine Magnetwerkstoffe, wie etwa seltene Erden. Diese sind als kritische Rohstoffe eingestuft, denn ihre Gewinnung stellt in den Ursprungsländern eine große Umweltbelastung dar. Der neue Antrieb hat im Gegensatz zu Asynchronmotoren auch noch einen guten Wirkungsgrad, wenn er nicht mit voller Leistung läuft. Genau das kommt in der Realität aber sehr häufig vor, da viele Antriebe im geregelten Betrieb hauptsächlich mit abgesenkter Drehzahl arbeiten.

Der Einsatz von Sparmotoren (Bild 5) ist aber nur dann wirklich sinnvoll, wenn man die anderen Potenziale ausgeschöpft hat. Einer Pumpe, die weit ab von ihrem Betriebsoptimum fördert, verhilft auch kein Sparmotor zu einer vernünftigen Energiebilanz. Um den größtmöglichen Einsparungseffekt zu erzeugen, muss man deshalb alle Energieeinsparpotenziale nutzen.

Nach einer Studie der Deutschen Energieagentur (dena) könnte die deutsche Industrie allein mit effizienten Pumpensystemen ihren Energiebedarf um rund 15 Mrd. kWh pro Jahr verringern. MM

* Christoph P. Pauly ist Pressereferent bei der KSB AG in 67227 Frankenthal

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