Richtige Dimensionierung führt zu erhöhter Energieeffizienz

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Erst wenn die Zusammenhänge klar dargestellt sind, können die schlummernden Effizienzpotenziale aufgedeckt werden. Durch die Bewertung des gesamten Systems lässt sich feststellen, welche Maßnahmen kurzfristig umsetzbar sind, welche Maßnahmen noch näher untersucht werden müssen und welcher Invest weniger oder hoch rentabel ist.

Pumpen-Check für mehr Energieeffizienz

Die Energieagentur Mittelfranken bietet hierfür den EAM-Pumpen-Check an. Die Bestandsaufnahme fokussiert sehr schnell die Aufmerksamkeit auf die Potenziale, die kurzfristig Verbesserungen bringen.

Allerdings sind die Optimierungen nach ABC-Analysen zu strukturieren und in Aktionspläne einzubinden. Es gilt, die Chancen zu nutzen, die bei Ausfall von Komponenten bestehen, um energieeffizientere Neutechnik in Einsatz zu bringen. Nachfolgend eine Übersicht über Effizienzpotenziale in bestehenden Anlagen:

• Zu große Pumpen sind die wichtigste Ursache für vergeudete Pumpenenergie. Über den Ersatz der Pumpen oder andere Maßnahmen ist nachzudenken. Alternativ besteht in einigen Fällen die Möglichkeit, die Laufräder auszutauschen oder abzudrehen um damit die Leistung zu reduzieren. Dies ist eine kostengünstige Methode zur Korrektur der Fördermengen.
• Bypass-Ströme geben generell einen Hinweis auf vergeudete Energie. Die Regelung von Fördermengen auf diese Weise ist denkbar ungünstig.
• Durch Splitten der Förderung auf verschiedene Pumpen kann der Förderbedarf an Bedarfsschwankungen und unterschiedliche Anfragen angepasst werden. Wenn mit Überkapazität gearbeitet wird, weil die Förderströme schwanken, kann die Fördermenge bei Mehrpumpenanlagen automatisch durch den Einbau von Druckschaltern an einer oder mehreren Pumpen geregelt werden. Effizienzsteigerung durch Aufteilung der Förderaufgaben auf verschiedene Pumpen und gegebenenfalls weitere Netze kann auch sinnvoll sein, wenn unterschiedliche Drücke notwendig sind. Der Wirkungsgrad von Mehrpumpensystemen ist vom optimalen Einsatz der Pumpen beim jeweiligen Lastfall abhängig. Die Pumpen werden bedarfsangepasst zu- oder abgeschaltet, so dass sie möglichst nahe am jeweiligen besten Betriebspunkt betrieben werden.
• Durch Abtrennen von Teilen des Leitungsnetzes bei fehlendem Bedarf können die Umwälzmengen und damit der Energieverbrauch reduziert werden.
• Die einfachste Methode, Energie einzusparen, ist immer noch abschalten. Dennoch gibt es Heizungspumpen, die außerhalb der Heizungsperioden im Betrieb sind.
• Das regelmäßige Entlüften der Rohrleitungen und Reinigen der Schmutzfänger vermeidet unnötigen Druckverlust.
• Durch Vergrößerung des Rohrleitungsdurchmessers, Einsatz von Bögen statt Winkeln, Absperrventilen mit großen Querschnitten und kurzen Rohrleitungen kann großer Einfluss auf den Energiebedarf genommen werden.
• Änderungen an Anlagenbetriebsbedingungen sind immer Ansatzpunkt einer Analyse.
• Erweiterungen oder Stilllegungen von Netzabschnitten haben fast immer die Betriebsverhältnisse und damit den Wirkungsgrad verändert.
• Durch unterschiedliche Bauweisen der Motoren kann unterschiedliche Effizienz erzielt werden. Was bei Kühlschränken längst selbstverständlich ist, hat sich bei Elektromotoren noch nicht durchgesetzt. Bislang werden in Europa immer noch zu 80% Elektromotoren der Effizienzklasse 2 gekauft. Eine einfache Wirtschaftlichkeitsbetrachtung kann aufzeigen, dass je nach jährlicher Betriebsdauer mit der Investition in Hocheffizienzmotoren Renditen von bis zu 40% zu erreichen sind.
• Durch sich im Laufe der Zeit bildende Ablagerungen kann der Wirkungsgrad einer Pumpe stark abnehmen. Bereits die Oberflächenrauigkeit neuer Laufräder und Pumpengehäuse kann sich jedoch deutlich unterscheiden. Verkrustungen und Ablagerungen sollten regelmäßig beseitigt werden. Hier kann das Polieren, Strahlen oder Beschichten der Flächen Besserung bringen (Bild 6). Im bestmöglichen Fall kann durch Senken der Reibungsverluste der Pumpenwirkungsgrad um bis zu 20% gesteigert werden.
• Exzessiver Wartungsaufwand und starke Pumpengeräusche weisen auf ungünstige Einsatzbedingungen hin. Es kann sich hierbei um Kavitation, stark abgenutzte Pumpen oder übermäßige Druckverluste handeln. Eine Aufzeichnung des Bedarfs sollte erfolgen und die Druckverluste sollten abschnittsweise gemessen und überprüft werden.
• Pumpenleistung und Wirkungsgrad sinken, wenn die interne Leckage durch übermäßiges Spiel zunimmt. Die Gleitlager und Laufradringe sind zu kontrollieren und gegebenenfalls auszutauschen.
• Die Regelung von Fördermengen durch Drosselventile oder -klappen sind trotz Bedarfs an konstanter Förderhöhe und konstantem Förderstrom weit verbreitet. Diese Konstellation weist jedoch auf Überkapazität hin. Das Regeln einer Kreiselpumpe durch das Drosseln des Förderstroms vergeudet Energie. Die Drosselregelung ist allerdings weniger energieverschwendend als zwei verbreitete Alternativen: keine Regelung oder Bypassregelung.
• Eine elegante Methode, Pumpensysteme an einen schwankenden Bedarf anzupassen, besteht in Antrieben mit veränderlicher Drehzahl (Bild 7). Solche variablen Antriebe ergeben die höchsten Einsparungen. Sie passen den Volumenstrom mit hoher Energieeffizienz an die variierenden Systemerfordernisse an.

Energieeffizienz steigernde Technik kann hochrentabel sein

Energieeffizienz steigernde Maßnahmen führen dazu, dass Zuverlässigkeit und Energieproduktivität bei der Querschnittstechnik Pumpensystem ansteigen. Gute Strategen erkennen Trends und interpretieren die Auswirkungen auf das Kerngeschäft. Der Trend der Energiekosten ist unübersehbar. Der Einfluss auf Energiepreise innerhalb Europas ist begrenzt.

Erfolgversprechender ist es, im eigenen Unternehmen die Trendauswirkungen anzugehen. Zum Beispiel muss entschieden werden, ob man sich einerseits kostenintensive Produktion auf Dauer leisten kann.

Andererseits können Investitionen in effizienzsteigernde Technik bei geringem Risiko hochrentabel sein. Hierzu ist interdisziplinäres Management mit entsprechender Befugnis erforderlich. Bei den Querschnittstechnologien gibt heutzutage es gute Ansätze, um Unternehmen mit Hilfe von kompetenten Beratern nachhaltig zu festigen und die Produktionsmargen zu steigern.

Literatur

[1] Falkner, H.: Report Nr. 2 zur EuP-Richtlinie Water Pumps (in commercial buildings, drinking water pumping, food industrie, agriculture), Oktober 2006.

Dipl.-Ing. Stefan Kupp ist stellvertretender Geschäftsführer der Energieagentur Mittelfranken e.V. in 90443 Nürnberg.

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