Gleiches Arbeitspensum, niedrigere Kosten

Heute freut sich die Benoac Fertigteile GmbH, ein mittelständischer Kunststoffverarbeiter aus Peine, über deutlich geringere Energiekosten: Schon nach zwei Jahren hat sich die Pumpensystem-Optimierung gelohnt. Möglich machen dies Frequenzumrichter sowie ein bedarfsgerecht reduzierter Durchfluss. Selbst wenn man berücksichtigt, dass die Amortisationszeit im Fall von Benoac außergewöhnlich kurz ist, lässt sich das riesige Kostenspar-Potenzial erahnen, das die Kampagne „Energieeffiziente Systeme in Industrie und Gewerbe“ bei Pumpen erschließen möchte. Die Kampagnenträger, die Deutsche Energie-Agentur GmbH (Dena) aus Berlin und der Fachverband Pumpen + Systeme im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA) in Frankfurt/M., bieten interessierten Unternehmen hierzu Energieberatungen an. „Deren Ergebnisse verdeutlichen, dass sich eine Energieeffizienzsteigerung sowohl für kleine und mittelständische als auch für große Unternehmen wirtschaftlich auszahlt – und zwar branchenunabhängig“, so Dena-Geschäftsführer Stephan Kohler zu den Zielen der Kampagne in Frankfurt/M. „Die beratenen Unternehmen können Energieverbrauch und -kosten erheblich senken und dabei hohe Kapitalrenditen erwirtschaften.“

Die Systemoptimierung mit drehzahlgeregelten, sehr energieeffizienten Pumpen und Temperaturreglern ermöglicht etwa der Borener Foseco GmbH, tätig als Gießereizulieferer, eine Einsparung von rund 18 000 Euro pro Jahr. Und in einem Werk für Seifenprodukte der Unilever Deutschland GmbH sollen durch die Optimierung der Systeme mit Prozesswasser- und Zirkulationspumpen über 900 000 kWh Energie pro Jahr eingespart werden können, berichtet die Dena.

Nach Angaben der Energiesparexperten aus Berlin entfallen in Deutschland rund 65 % des industriellen Stromverbrauchs auf die Erzeugung mechanischer Energie in elektromotorisch angetriebenen Arbeitsmaschinen. Hier sollen sich erhebliche Kosten- und Energieeinsparpotenziale bieten, die die Kampagne erschließen will. „Bei den Beratungen setzen wir auf die energetische Optimierung der Gesamtsysteme“, ergänzt Christoph Singrün, Geschäftsführer des VDMA-Fachverbands Pumpen + Systeme. Nur so ließen sich die hohen Kosteneinsparungen erzielen. „Dass wir uns dabei auf die Querschnittstechnologie Pumpensysteme konzentrieren, gewährleistet die Übertragbarkeit der aufgezeigten Energieeffizienzmaßnahmen auf möglichst viele Betriebe.“

Exemplarisch erläuterte Prof. Dieter-Heinz Hellmann, Mitglied des Vorstands der Frankenthaler KSB AG, die Beratung bei der eingangs erwähnten Benoac Fertigteile GmbH. Die Peiner sind Spezialisten für Formhäute im Automobilinnenraum. Beim Aufschmelzen des Kunststoffpulvers und dem Abkühlen der Formhäute muss Öl durch die Werkzeuge gepumpt werden. Im Mittelpunkt der Analyse stand deswegen die Optimierung der Pumpen des Kühl- und Heizkreislaufes für die drei ölbeheizten Werkzeuge. Die folgenden Punkte wurden untersucht:

„Zur Systemoptimierung wurde der Einbau einer prozessabhängigen Drehzahlregelung mit Frequenzumrichtern an allen Pumpen der Kühl- und Heizkreisläufe für den Betrieb mit veränderlicher Drehzahl vorgeschlagen“, erläutert Hellmann. Hinzu kommt die Drosselung der Bypassleitungen auf rund die Hälfte der ursprünglichen Durchflussmenge.

Speziell für Pumpensysteme mit wiederkehrend schwankendem oder teillastigem Betrieb sei der Einsatz einer bedarfsgerechten Drehzahlregelung besonders energieeffizient, erklärt der KSB-Vorstand weiter. Eine stufenlose Drehzahlregelung durch Frequenzumrichter böte die Möglichkeit, den jeweils optimalen Betriebspunkt exakt anzufahren. Dagegen werden bestehende Pumpensysteme oft noch mit konventionellen Stellmethoden wie Drosselventilen oder Bypassleitungen an die momentan benötigte Pumpenleistung angepasst, was teilweise zu sehr hohen Energieverlusten führt. So benötigt beispielsweise ein drosselgeregeltes Pumpensystem immer noch 90 % der elektrischen Nennleistung, wenn nur 60 % der Nennfördermenge verlangt werden.

Drehzahlgeregelte Pumpen kommen durch kontinuierliches Anpassen des Förderstroms an den vom Prozess vorgegebenen Bedarf mit wesentlich weniger Energie aus. Dadurch lässt sich in obigem Beispiel bei gleicher Fördermenge der Stromverbrauch auf unter 30 % senken.

Hinzu kommen noch weitere Vorteile. So verlängert die energieeffiziente Regelung von Pumpensystemen deren Lebensdauer. „Durch das stets niedrige Drehzahlniveau im Teillastbetrieb werden mechanische Komponenten wie Welle, Lager und Dichtungen weniger beansprucht“, erklärt Hellmann weiter. Zudem starteten und stoppten Frequenzumrichter sanft. Das schone den gesamten Antriebsstrang. Da bei energieoptimierten Pumpensystemen weniger Verschleißteile erneuert werden müssen, verlängern sich die Intervalle zwischen den Instandhaltungsarbeiten. Damit sinken nicht nur die Energiekosten, sondern auch die Instandhaltungskosten.

Konkret ergaben sich im vorliegenden Fall eine prozentuale Energieeinsparung von 91 % und damit pro Jahr 10 900 Euro weniger Energiekosten. Bei einer Investition von 21 600 Euro amortisiert sich das in zwei Jahren. Aber auch andere Unternehmen machten die Erfahrung, dass sich ihre Investition nach spätestens fünf Jahren lohnt.

Bereits nach zweieinhalb Jahren amortisierten sich die Maßnahmen rund um die Pumpen des Heizsystems bei der Foseco GmbH aus Borken, die Produkte für Gießereien und Stahlwerke liefert, wie Dr. Horst Dieter Elsner, Vorsitzender des Vorstands der Wilo AG, berichtet. „Im Rahmen der Optimierung dieser Systeme empfiehlt sich meist der Einsatz von Hocheffizienzpumpen“, betont Elsner. Sie zeichneten sich in erster Linie durch vier technische Innovationen aus:

Mit Hocheffizienzpumpen lasse sich so der Wirkungsgrad im Vergleich zu elektronisch geregelten herkömmlichen Pumpen verdoppeln, so Elsner abschießend, und das sowohl im Teil- als auch im Volllastbereich. Denn Heizungspumpen würden überwiegend im Teillastbereich arbeiten. In 85 % der Heizzeit reiche ein Volumenstrom von 62,5 % der maximalen Fördermenge.

Michael Corban Freier Fachjournalist in Nufringen

Drosselregelung gilt heute als Energieverschwendung

Die Kampagne unterstützt Firmen beim Steigern der Energieeffizienz. Bereits über 50 Betriebe konnten dank der Beratungen ihre Pumpensysteme optimieren. Träger sind die Dena und der VDMA, unterstützt vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWA), Danfoss, Grundfos, KSB, M+W Zander, Sulzer Pumpen, Wilo, dem Deutschen Kupferinstitut sowie den Trägern der Initiative Energieeffizienz, EnBW, Eon, RWE, Vattenfall. www.system-energieeffizienz.de

Drehzahlgeregelte Pumpen überzeugen nicht nur durch ihren deutlich geringeren Energieverbrauch. Da sie häufiger bei Teillast laufen, bleiben die mechanische Belastung und damit der Verschleiß geringer. Wartungsintervalle lassen sich so verlängern, was zusätzlich die Instandhaltungskosten senkt.