Effizienter pumpen

Beim Stromverbrauch schlummert in vielen Betrieben ein häufig ungeahntes Einsparpotenzial. Die Rede ist von ineffizienten Elektromotoren. Einer Studie der Energietechnischen Gesellschaft im VDE zufolge, fällt ihnen eine Schlüsselrolle zu. Verbrauchen Elektromotoren doch rund die Hälfte des in Deutschland erzeugten Stroms. Viele Umwälzpumpen erweisen sich geradezu als Energievernichter, worauf die EnergieAgentur.NRW verweist. Meist unbeachtet tragen sie wegen ihrer langen Laufzeiten erheblich zum Stromverbrauch bei.

Mit einem Energiebedarf von jährlich 292 TWh entfallen über 10 % des Gesamtenergiebedarfs der EU auf Pumpen (Stand 2008). Dabei schlagen Heizungspumpen mit 55 TWh, Wasserpumpen mit 137 TWh und Industriepumpen mit 100 TWh zu buche, erklärt Dr. Holger Krasmann, Vorstand Technik und Produktion bei Wilo. Die jüngst entwickelte stromsparende Hocheffizienzpumpe „Stratos Pico“ für Heizung und Klima ermögliche durch einen neu entwickelten Pumpenmotor eine bisher nicht erreichte Energieeffizienz: „Mit bis zu 90 Prozent Stromkosteneinsparung im Vergleich zu alten ungeregelten Heizungspumpen ist sie effizienter als jede andere Pumpe der Energieeffizienzklasse A“.

Doch Effizienz sei noch kein Selbstläufer. So seien Hocheffizienzpumpen der Energieeffizienzklasse A (für Heizung und Klima) zwar schon seit 2001 auf dem Markt. Doch habe es allein in Deutschland neun Jahre gedauert, bis erstmals mehr Hocheffizienzpumpen verkauft wurden, als Standardpumpen, ergänzt Peter Stamm, bei Wilo Vertriebsleiter. Europa sei zudem noch lange nicht soweit. Rund 85 % der effizienten Technologie werde in Deutschland verkauft – nur 15 % im Rest der Welt.

„Innovationen sind ohne Wert, wenn der Nutzen dem Kunden nicht überzeugend vermittelt wird“, konstatiert Stamm den bestehenden Kommunikationsbedarf. „Hersteller, Planer, Verarbeiter und auch die für Verordnungen und Gesetze Verantwortlichen müssen die Umsetzung von hocheffizienten Innovationen wesentlich schneller realisieren als dies in der Vergangenheit der Fall war.“ So wiesen allein die in Deutschland im Gebäudesegment (Heizung, Klima, Warmwasser) installierten 42 Mio. Pumpen einen Stromverbrauch von 18 TWH/a auf – mit einem Einsparpotenzial von 70 bis 80 %.

Weitreichende Auswirkungen auf den Markt werde die EuP-Richtlinie (energy using products / Ökodesignrichtlinie) mit sich bringen, erklärt Krasmann. Demnach dürfen ab Januar 2013 in der EU nur noch Nassläufer-Umwälzpumpen mit EU-Label der Energieeffizienzklasse A verkauft werden. Ab August 2015 wird der Energieeffizienzindex (EEI) weiter gesenkt. „Über 90 % aller derzeit am deutschen Markt angebotenen Pumpen erfüllen diese Ansprüche nicht.“ Die verschärften Anforderungen würden den größten Teil des derzeitigen Produktangebots eliminieren und einen massiven Innovationsschub zur Entwicklung neuer, noch effizienterer Pumpen auslösen, wobei z.B. die „Stratos Pico“ bereits die Anforderungen der zweiten Stufe der EuP-Richtlinie erfülle.

Das Umweltbundesamt bewertet die EU-Verordnung zur Begrenzung des Energieverbrauchs von Umwälzpumpen als einen wichtigen Schritt in die richtige Richtung. „Sie wird einen handfesten Beitrag zum Klimaschutz leisten.“ So soll allein dadurch der Stromverbrauch der Privathaushalte EU-weit bis 2020 um jährlich 23 TWh sinken, die Emission des klimaschädlichen CO2 um rund 11 Mio. t. Für Deutschland führt die Regelung bis 2010 zu einer anteiligen Stromeinsparung von etwa 4 TWh/a. Dies entspricht beim deutschen Strommix einer Emissionsminderung von etwa 2,4 Mio. t CO2 pro Jahr.

Grundsätzlich empfiehlt es sich, nicht nur den Stromverbrauch, sondern das Gesamtsystem zu betrachten. Ein wichtiger Punkt ist dabei der exakte hydraulische Abgleich. Damit wird der erforderliche Durchfluss in den Heizkörpern und damit die optimale Heizwasserverteilung im gesamten Gebäude sichergestellt. Werden Heizkörper in weiter von der Heizung entfernten oder höher liegenden Räumen nicht richtig warm, wird in der Regel die Vorlauftemperatur angehoben oder der Volumenstrom der Heizungsumwälzpumpe erhöht. Doch wie man bei der EnergieAgentur.NRW konstatiert: „Dabei wird nur zusätzlich Energie in das System eingebracht, ohne die eigentliche Ursache zu beseitigen.“

Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass es in den Heizkörpern weder zu einer Über- noch zu einer Unterversorgung kommt. Dies erfolgt grob durch Abstufung der Rohrdimensionen und festen Strangregulierventilen, die Feinjustierung geschieht mit einstellbaren Thermostatventilen oder Rücklaufverschraubungen an jeder Raumheizfläche bzw. Heizkreisverteiler.

Mit ihrem im vergangenen Jahr eingeführten dezentralen Pumpensystem „Geniax“ setzt Wilo ebenfalls an der Effizienz des gesamten Heizsystems an, erläutert Vorstand Krasmann. Hierbei finde ein Wechsel von der „Angebotsheizung“ mit einer zentralen Heizungspumpe zur „Bedarfsheizung“ statt, mit dezentralen, an den Heizkreisen oder Heizflächen angebrachten Miniaturpumpen, die nur aktiviert werden, wenn tatsächlich Wärme benötigt wird. Eingesetzt werden sie bereits in vielen Neubauten. So sind die Geniax-Miniaturpumpen samt zugehöriger Elektronik beispielsweise bei einem Teil der Heizkörper im VDI-Haus in Düsseldorf zum Einsatz gekommen – mit Einbindung in die Gebäudeautomation.

Der Heizenergieverbrauch kann so um durchschnittlich 20 % reduziert werden. Dies sei nicht nur durch Simulationen der TU Dresden im Rahmen der Entwicklungs- und Pilotphase ermittelt, sondern jetzt auch durch Vergleichsmessungen des Fraunhofer IBP (Institut für Bauphysik) bestätigt worden. Dazu wurden zwei baugleiche, unbewohnte Häuser auf dem Freiland-Versuchsgelände des Instituts im bayerischen Holzkirchen mit zwei verschiedenen Heizsystemen mit Gas-Zentralheizungen während einer Heizperiode parallel untersucht. Der Gesamtheizenergieverbrauch habe über eine Meßperiode vom 1.10.2009 bis 10.1.2010 eine Einsparung von rund 20 % ergeben, und zwar bei einem gleichzeitig um 50 % niedrigeren Gesamtstromverbrauch der Heizsysteme. Beide Energieeinsparungen wurden Anfang März durch den TÜV Rheinland zertifiziert.

Als besonderen Vorteil des dezentralen Pumpensystems hebt Jürgen Resch, bei Wilo für den Geschäftsbereich Geniax verantwortlich, den automatischen hydraulischen Abgleich des gesamten Heizungssystems hervor. Hinzu komme eine Wirkungsgraderhöhung des Wärmeerzeugers, indem die Vorlauftemperatur an den momentanen Wärmebedarf im Heizungssystem angepasst wird. So würden auch solare Wärmeeinträge und innere Lasten berücksichtigt und die Vorlauftemperatur entsprechend reduziert. Umgerechnet auf das Beispiel eines neu errichteten Bürogebäudes in Braunschweig mit einer beheizten Fläche von 1 600 m² und Fußbodenheizung ergebe sich durch „Geniax“ ein jährliches Kosteneinsparpotenzial bei Heizung und Verteilung von fast 1 900 Euro. Die Mehrkosten würden sich in etwa sieben Jahren amortisiert haben.

Robert Donnerbauer Fachjournalist in Frankenberg