Hygienische Pumpen gemäß EU-Verordnung

Redaktion: Herr Koch, im Januar 2013 ist die neue EU-Verordnung Nr. 547/2012 in Kraft getreten. Wie wird sie in der Zukunft den Markt beeinflussen?

Koch: Die europäische Verordnung definiert den Mindestwirkungsgrad für alle Wasserpumpen. Für jeden Betriebspunkt (Druck- Fördermenge-Drehzahl) wird die Mindesteffizienz festgelegt und in einem MEI-Wert (Minimum Efficiency Index) bestimmt. Der MEI-Wert ist aus einem Bezugsrahmen aller z. Zt. auf dem Markt angebotenen Pumpen berechnet. Seit dem 1. Januar 2013 gilt MEI 0,10 oder MEI 10 %, was bedeutet, dass die 10 % der Pumpen mit dem schlechtesten Wirkungsgrad (bezogen auf den Zeitpunkt der Gesetzgebung), nicht mehr auf den Markt gebracht werden dürfen. Ab dem 1. Januar 2015 wird die Mindesteffizienz auf MEI 0,40 erhöht. Das bedeutet, dass 40 % der Pumpen mit dem schlechtesten Wirkungsgrad (bezogen auf den Zeitpunkt der Gesetzgebung) nicht mehr geliefert werden dürfen. Um den Wirkungsgrad einer Pumpe zu bestimmen, werden drei Punkte auf der Kennlinie berücksichtigt: Der Bestpunkt (BEP) mit dem höchsten Wirkungsgrad der Pumpe, ein Punkt mit 25 % geringerer Fördermenge und ein Punkt mit 10 % höherer Fördermenge.

Redaktion: Was ist das Ziel dieser Verordnung?

Koch: Das Ziel der Verordnung ist, Energie einzusparen, die Umwelt zu schützen und sicherzustellen, dass die wachsende Nachfrage nach Energie auch in der Zukunft befriedigt werden kann. 2010 betrug der Energieverbrauch von Wasserpumpen in der EU 117,7 TWh und er wird bis 2020 auf 136,2 TWh ansteigen. Die Einführung der neuen Gesetzgebung zielt darauf ab, den Energieverbrauch um 2,5 bis 4,6 TWh (je nachdem, welche Optionen ausgeführt werden) zu reduzieren. Der errechnete Verbrauch liegt dann im Jahr 2020 zwischen 131,6 und 133,7 TWh.

Redaktion: Welchen Einfluss hat der Wirkungsgrad auf den tatsächlichen Energieverbrauch der Pumpe?

Koch: Zur Klarstellung sei angemerkt, dass der Energieverbrauch hauptsächlich durch den Druck und die Fördermenge bestimmt wird. Der Wirkungsgrad der Pumpe und des Motors haben darauf nur einen geringen Einfluss. Für Wasser gilt: Der Druck wird u.a. bestimmt durch die geodätische Höhendifferenz und den Reibungsverlust im System. Wenn z. B. der Rohrdurchmesser von 50 auf 80 mm vergrößert wird, verringert sich der Druckverlust um einen Faktor von 10 oder 90 %. Wird die Förderhöhe halbiert, dann halbiert sich auch die Druckdifferenz. Dementsprechend werden auch hier 50 % der Energie eingespart. Die neue EU-Verordnung wird nur wenig zur Reduzierung des Energieverbrauchs der Pumpe beitragen. Im Vergleich mit dem Beispiel der Vergrößerung der Rohrdurchmesser oder der Verringerung der Förderhöhe, ist der Energiespareffekt nur sehr gering. Die EU arbeitet bereits an einer neuen Verordnung, um Anlagen und Systeme zu optimieren. Diese Gesetzgebung wird einen erheblich viel größeren Einfluss auf den Energieverbrauch und damit auch auf die Umwelt haben.

Redaktion: Welche Pumpen fallen unter die EU-Verordnung?

Koch: Ohne ins Detail gehen zu wollen, handelt es sich dabei um normalansaugende Kreiselpumpen mit einer Mindestfördermenge von 6 m³/h bezogen auf den höchsten Wirkungsgrad, mit einem Systemdruck bis max. 16 bar, mit maximaler Förderhöhe von 90 m für Pumpen bei 1450 min-1 und 140 m bei 2900 min-1 und bis zu 150 kW Leistung an der Welle. Selbstansaugende Pumpen, Feuerwehrpumpen, Pumpen für Fördermedien mit Temperaturen von über 120 °C und unter -10 °C sowie horizontale mehrstufige Pumpen unterliegen nicht der Gesetzgebung.

Redaktion: Bei welchen Anwendungen gilt die Verordnung?

Koch: Die Verordnung spricht ausschließlich von Wasserpumpen. Wasser wird darin wie folgt spezifiziert:

Redaktion: Was bedeutet das für die Lebensmittelindustrie?

Koch: Die Verfasser der EU-Verordnung haben bei den vorliegenden Gesetzestexten nicht berücksichtigt, dass es noch weitaus reineres Wasser, als das von ihnen definierte gibt. Das Gesetz wurde für „nicht verunreinigtes Wasser“ verfasst, bei dem Trinkwasser als das reinste Wasser definiert wurde. Es wurde nicht berücksichtigt, dass es viele Anwendungen gibt, in denen noch reinere Wässer gefördert werden, z. B. in der pharmazeutischen Industrie. Hier eingesetzte Pumpen müssen die bakteriologische Reinheit von Mineralwasser oder Reinstwasser und WFI (Wasser für Injektionszwecke) gewährleisten. Auch CIP-Reinigungsflüssigkeiten fallen vollständig unter die Definition von Wasser. Da eine EU-Verordnung die höchste juristische Ebene in Europa darstellt, müssen alle Wasser fördernden Pumpen, einschließlich der Pumpen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, dieses Gesetz erfüllen. Das bedeutet, dass jeder Hersteller prüfen muss, ob die von ihm hergestellte Pumpe, die auch in der Lage ist Wasser zu fördern, die durch die EU-Verordnung vorgegebene Effizienzklasse erfüllt. Das gilt sowohl für die Förderung von Schmutz- und Brauchwasser als auch für Trink- oder Reinstwasser. Die Konstruktionen der Pumpen für die genannten Anwendungen unterscheiden sich zum Teil erheblich. Dabei ist es konstruktiv wesentlich einfacher, mit einer brauchwasserfördernden Industriepumpe einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, als mit einer Prozesspumpe für die Lebensmittelindustrie. Packo selbst hat die EU-Kommission auf den oben beschriebenen Sachverhalt hingewiesen und man hat uns bestätigt, dass dieser Aspekt nicht bedacht worden ist. Europump hat in der Zwischenzeit unseren Kommentar in einer Leitlinie veröffentlicht. Darin steht, dass die öffentliche Gesundheit eine höhere Priorität hat als die Energieeinsparung und das Pumpen, die speziell für die Lebensmittelindustrie entwickelt worden sind, nicht der Ökodesign-Verordnung entsprechen müssen. Dem wird jedoch von der EU-Kommission widersprochen.

Redaktion: Wie hat Packo die EU-Verordnung umgesetzt?

Koch: Packo hat in der Konstruktion vor drei Jahren ein Upgrade-Programm gestartet, um den ab dem 1. Januar 2015 erforderlichen MEI-Wert 0,40 zu erreichen. Erreicht wurde das durch die Untersuchung sämtlicher Spiralgehäuse, Laufräder und Hinterplatten mit Hilfe eines CFD-Programms. Inzwischen sind nahezu alle Pumpentypen, soweit erforderlich, durch eine geometrische Anpassung des Laufrads oder des Pumpengehäuses überarbeitet worden. Die Zonen, in denen es zu Rezirkulationen innerhalb des Laufrades kam, wurden so weit als möglich eliminiert. Gelungen ist dies beispielsweise durch eine konstruktiv geänderte Schaufelform (kleinerer Beta2-Winkel) und geringere Schaufelhöhe. Ohne Prototypen bauen zu müssen, können mithilfe von CFD-Simulationen in kürzester Zeit die Auswirkungen konstruktiver Eingriffe in eine Pumpe dargestellt werden. Das Verfahren hat sich als sehr effizient erwiesen.