Augenmerk auf die Pumpe

Der Stadtkämmerer von Kiel kann sich freuen. Vor sieben Jahren wurden im Klärwerk in Kiel-Bülk neue Pumpen installiert. Seither spart die Stadt dort jährlich Stromkosten von 20 000 Euro. Eine Investition, die sich binnen weniger Monate amortisiert hat. Manche Anlagenbetreiber berichten von Ersparnissen in Höhe von 200 000 Euro und mehr. Derlei Erfolgsgeschichten kann die Edur-Pumpenfabrik in Kiel reihenweise berichten. Dort hat man schon vor über 20 Jahren das Augenmerk auf die effiziente Auslegung von Pumpen gelegt. Das Erfolgsrezept aus Norddeutschland: Keine Massenware, sondern individuell ausgelegte Pumpenlösungen, die exakt für den Bedarf des Kunden mit seiner Anlage konstruiert und gefertigt werden.

In vielen Betrieben sind diese Einsparpotenziale aber immer noch nicht bekannt, weil niemand das Augenmerk auf die Komponente Pumpe legt. Dabei reichen oft schon vergleichsweise unspektakuläre Maßnahmen aus, um zum Ziel zu kommen. Allein die optimale Regelung der Pumpenleistung bringt 20 % Stromersparnis. Wenn jetzt noch eine angepasste, also kleinere Auslegung der Anlagen dazukommt, sind weitere 10 % weniger Stromverbrauch drin. 2009 wurden die unterschiedlichen, weltweit bestehenden Effizienzklassenstandards für Elektromotoren durch die Einführung der IEC 60034–30 harmonisiert. Seit Anfang 2015 ist im Leistungsbereich von 7,5 bis 275 kW der ungeregelten Motoren die Effizienzklasse IE3 vorgeschrieben.

Die Prinzipien für energieeffiziente Pumpen sind simpel: Automatisierte Anlagen bedingen variable Drücke und Fördermengen und die Komponenten müssen an den jeweils unterschiedlichen Bedarf durch automatische Regelungen angepasst werden. Beinahe selbstverständlich, dass bei der Optimierung das Gesamtsystem mit all seinen Komponenten wie Motor, Antrieb, Leitungen, Regel- und Drosselventile und Pumpen ins Visier genommen werden muss. Noch immer sind viele Pumpen zu großzügig ausgelegt, weil Konstrukteure mit überdimensionierten Sicherheitszuschlägen arbeiten. Im schlimmsten Fall arbeiten diese Module dann außerhalb der Kennlinie. Eine Leistungsanpassung erfolgt hier mithilfe von Drosselventilen oder Bypassleitungen, was weitere hohe Energieverluste mit sich bringt.

Eine Tücke bei der Planung der Anlagen ist häufig, dass Anschaffungskosten und Life-Cycle-Kosten in unterschiedliche Geschäftsbereiche und Zuständigkeiten fallen. Da kann es passieren, dass sich das vermeintlich günstigste Angebot im Laufe des Betriebs als echter Stromfresser entpuppt und zur Kostenexplosion führt. Die Investition in die Komponenten macht über die Lebensdauer einer Pumpe gerade mal 10 % aus, 15 % sind für die Inbetriebnahme zu veranschlagen, weitere 30 % verschlingen Wartung und Service. Die Energiekosten machen mit 45 % also fast die Hälfte der Gesamtkosten aus. Hier lohnt also ein Blick auf die Einsparpotenziale.

Industrie 4.0 bietet nun mit der quasi-intelligenten Pumpe ganz neue Möglichkeiten, über Sensorik und Aktorik das Modul effizient und bedarfsgerecht zu steuern. Edur arbeitet an Pumpenentwicklungen, bei denen Sensorik zum Einsatz kommt, die über komplexe Algorithmen beispielsweise anhand der Analyse von Schwingungen ermitteln kann, ob Verschleißteile wie Gleitringdichtungen ausgetauscht werden müssen oder andere Reparaturen notwendig werden. Dazu müssen die Aggregate vernetzt werden, damit sie Betriebszustände und weitere Daten an den Kunden oder an den Hersteller vermelden können. Die Elektronik, für die vor Jahren noch Großrechner nötig gewesen wären, passt heute längst auf winzige Chips und kann im einfachsten Fall einen Alarm weitergeben, wird aber im Zuge der Weiterentwicklung in Zukunft komplexe Bestellvorgänge für Wartung, Teilefertigung oder die komplette Produktion automatisiert abwickeln.

Momentan ist der Gebrauch von Frequenzumformern, mit denen die Drehzahl bedarfsgerecht geregelt wird, eine wirkungsvolle Maßnahme. Edur geht bei der Planung energieeffizienter Anlagen aber noch einen Schritt weiter: „Indem man die Prozesse verändert, lässt sich noch viel mehr Energie sparen“, erklärt Geschäftsführer Dr. Jürgen Holdhof. Die Norddeutschen haben eine Mehrphasenpumpe für die Wasser- und Abwasseraufbereitung entwickelt, die in der Anlage bis zu 70 % weniger Energie verbraucht als konventionelle Geräte. Der Clou: Mit dieser Modellreihe werden die bei der Flotation bisher verwendeten Komponenten wie Kompressoren und Druckkessel überflüssig gemacht. Dadurch spart der Anwender auch noch bei den Anschaffungs-, Wartungs- und Betriebskosten.

Es bedarf noch reichlich Überzeugungsarbeit, damit Energieeffizienz von Pumpen überall ein Thema wird. Der Edur-Vertrieb nutzt da gerne einen kleinen Trick: „Wir schlagen dem Kunden vor, dass er die Pumpe geschenkt bekommt, wenn er uns im Gegenzug die jährlich eingesparten Stromkosten überweist“, erklärtHoldhof. „Nach einer kurzen rechnerischen Überprüfung wird die Kieler Pumpe dann gekauft …“

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Die Mehrphasenpumpen der Baureihen LBU/PBU im Bloc- oder Grundplattendesign sind horizontale Kreiselpumpen zur Förderung von Flüssigkeits-Gas-Gemischen und zur Anreicherung von Flüssigkeiten mit Gasen. Sie erzeugen sehr feinblasige Dispersionen. Damit eignen sich die Mehrphasenpumpen auch als dynamische Mischer. Die Hauptanwendungsgebiete dieser Pumpen sind Biokraftstoffanlagen, Druckentspannungsflotation, Neutralisation, Trinkwasseraufbereitung, Bioreaktoren, Rohölwasserseparation auf Bohrinseln und Ölfeldern sowie die allgemeine Verfahrenstechnik.

Die energieeffizienten Pumpen erreichen eine optimale Anreicherung und Vermischung von Flüssigkeiten mit Gasen und einen hohen Dispersionsgrad. Die Gasmitförderfähigkeit beträgt bis zu 30 %. Sie sind mit achsschubfreien, offenen Laufrädern ausgestattet, wobei die Kompensation der Radialkräfte durch Leiteinrichtungen im Ringgehäuse erfolgt. Mit dem Baukastensystem lassen sich kundenindividuelle Lösungen erstellen. Die Mehrphasenpumpen können einem Betriebsdruck bis 40 bar und Temperaturen von -40 bis +140 °C standhalten. Die Viskosität der Fördermdien kann bis 115 mPas reichen.

Leiter Marketing und Kommunikation, Edur Pumpenfabrik