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Energieeffizienz

Pumpenmotoren können zu Sparmeistern werden

| Autor / Redakteur: Daniel Gontermann / Stéphane Itasse

Bild 1: Ab Januar 2015 müssen Pumpenmotoren die Effizienzklasse IE3 erfüllen; neu in den Verkehr gebrachte IE2-Motoren müssen ab diesem Termin drehzahlgeregelt betrieben werden.
Bild 1: Ab Januar 2015 müssen Pumpenmotoren die Effizienzklasse IE3 erfüllen; neu in den Verkehr gebrachte IE2-Motoren müssen ab diesem Termin drehzahlgeregelt betrieben werden. (Bild: KSB)

Mit der Einführung von Effizienzklassen senken EU-Verordnungen den Energiebedarf für Pumpenantriebe. Hocheffiziente Pumpenmotoren erfüllen aber nicht nur EU-Vorgaben, sondern entlasten Unternehmen zusätzlich bei den Energiekosten. Aktuelle Entwicklungen ermöglichen dabei kurze Amortisationszeiten.

Auch für trocken aufgestellte Pumpenmotoren gelten nach den aktuellen IEC-Normen Effizienzklassen. Die europäische Kommission setzt seit Juli 2011 mit den Verordnungen EG640/2009 und EG4/2014 die Antriebe von Pumpen auf Stromdiät. Ab Januar 2015 müssen Asynchronmotoren zwischen 7,5 und 375 kW das Effizienzniveau IE3 erfüllen; neu in den Verkehr gebrachte IE2-Motoren müssen ab diesem Zeitpunkt mittels Frequenzumrichtern drehzahlgeregelt betrieben werden.

Wirkungsgrad bei Teillast ist mit entscheidend

Für den Beschluss zur Eindämmung des Energiebedarfs von Pumpenmotoren gibt es gute Gründe: Ein knappes Drittel des gewerblichen Stromverbrauchs entfällt auf den Antrieb von Pumpenmotoren. Investitionen in sparsame Pumpenantriebe (Bild 1) können sich in kurzer Zeit amortisieren – nicht nur wegen der Effizienzklasse: Entscheidend sind vor allem die Prozesse hinter den Pumpen, da Pumpenmotoren nicht der Hauptverbraucher der Energie sind, sondern diese in mechanische Energie umwandeln.

Eine grundlegende Schwäche konventioneller Elektromotoren ist, dass sie ihren besten Wirkungsgrad nur innerhalb eines schmalen Bereichs um den Betriebspunkt herum erzielen. Über diesen Bereich hinaus fällt der Wirkungsgrad stark ab (Bild 2).

In hydraulischen Systemen wie Heiz- und Kühlkreisläufen oder prozesstechnischen Anwendungen hat diese Eigenschaft einen erheblichen Einfluss auf die Stromrechnung: Weil dort über die meiste Zeit Teillastbetrieb herrscht, arbeiten Pumpen und ihre Motoren nur selten in einem günstigen Wirkungsgradbereich. Etwa 50 % der Betriebszeit rotieren die meisten Pumpen in einem Lastbereich, der unterhalb von 25 % der Nennleistung liegt (Bild 3).

Durchbruch für neue Motorentechnik

Die aktuellen Vorgaben der EU hatten einen Anteil daran, dass einer seit fast einem Jahrhundert bekannten Technik zum Durchbruch verholfen werden konnte. Der Synchronreluktanzmotor führte sein Dasein über Jahrzehnte nur in der Fachliteratur über Elektromotoren, die diesem Motorenprinzip jedoch keine Praxistauglichkeit attestierte. Wie sich Jahrzehnte später herausstellen sollte, fehlte es für eine zuverlässige Funktion im Grunde nur an geeigneten Steuerungskomponenten, die heute problemlos verfügbar sind. In den 1990er-Jahren befasste sich ein Professor an der Universität von Turin, Alfredo Vagati, mit dem Synchronreluktanzmotor. Auf der Suche nach einem geeigneten Umrichter für seine Forschungsarbeiten wandte er sich an das italienische Technologieunternehmen Itaco/Reel s.r.l., das im Juli 2010 durch den Frankenthaler Pumpenhersteller KSB übernommen wurde.

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