Rote Karte für Energieverschwender

Der Autor: Peter Klaus Kölling Vertriebsdirektor Industrie- anwendungen, Grundfos

Die grundsätzliche Überlegung, die zur Ökodesign-Richtlinie (EuP = Energy using Products = energiebetriebene Produkte; heute: ErP = Energy related Products = energieverbrauchsrelevante Produkte) der EU führte, ist so einleuchtend wie konsequent: Da ein Großteil der Umweltwirkungen eines Produktes durch die Konstruktion bereits vorbestimmt ist, zielt die Richtlinie darauf ab, die Umweltverträglichkeit energieverbrauchsrelevanter Produkte durch die Vorgabe allgemeiner und spezifischer Anforderungen zu verbessern.

Die Richtlinie gilt für alle Produkte, von denen in der EU jährlich über 200 000 Einheiten verkauft werden – darunter fallen Heißwasserboiler ebenso wie Computer, Fernseher und Industrieprodukte wie Transformatoren, Gebläse, Motoren und natürlich auch Pumpen. Elektrische Motorensysteme sind in Europa für zwei Drittel des industriellen Stromverbrauchs verantwortlich. Außerdem beansprucht der Energieverbrauch von Elektromotoren bis zu mehr als 90 % der gesamten Lebenszykluskosten.

Ein Schlüsselelement der neuen Richtlinie ist die Entwicklung und Umsetzung einer neuen Effizienzskala für Elektromotoren, die die Energieeffizienz in drei Klassen einteilt: IE1, IE2 und IE3 (demnächst wird auch ein IE4-Motor definiert). IE ist die Abkürzung für International Energy-efficiency Class, oft einfach nur International Efficiency genannt. IE1 kennzeichnet die am wenigsten energieeffizienten Motoren und IE3 die energieeffizientesten.

Nahezu alle Motoren im Leistungsbereich von 0,75 bis 375 kW fallen unter die Motorenrichtlinie (EG 640/2009), die wie folgt aussieht:

Motoren für außergewöhnliche Anwendungen, wie Ex-geschützte Motoren, sind davon zunächst ausgenommen.

Rund ein Viertel des industriellen Energieverbrauchs entfällt allein auf Pumpen. Verbesserungen in diesem Bereich sind deshalb sehr vielversprechend, beispielsweise durch den Einsatz von Hocheffizienzpumpen. Diese Pumpen sind im Vergleich zu Standardpumpen dadurch energiesparender, dass sie effizientere Motoren einsetzen und ihr Design optimiert ist. Außerdem vermeiden sie mithilfe von Frequenzumformern zur Anpassung der Drehzahl unnötig hohe Fördermengen. Nicht zuletzt erleichtert ein Frequenzumformer die Prozesssteuerung und reduziert Verschleiß und Geräuschpegel.

Der erheblich geringere Energiebedarf von Hocheffizienzpumpen ist im Wesentlichen auf die drei Punkte IE2- bzw. IE3-Motor, Drehzahlregelung und korrekte Sollwert-Einstellung zurückzuführen. Diese Parameter werden maßgeblich durch den Pumpenhersteller (Technik) und den Monteur (Inbetriebnahme) beeinflusst. Ein weiterer wichtiger Aspekt liegt in der Verantwortung des Planers: die Auslegung und Auswahl der Pumpe, denn die richtige Dimensionierung ist entscheidend für den Energieverbrauch in den Folgejahren.

Die Ökodesign-Richtlinie betrifft im ersten Schritt zunächst Umwälzpumpen in der Heiztechnik: Ab dem 1. Januar 2013 dürfen außerhalb von Heizungsanlagen installierte (externe) Umwälzpumpen nur noch einen Energie-Effizienz-Index (EEI) von max. 0,27 aufweisen; ab 2015 darf der EEI nur mehr max. 0,23 erreichen. Ab dem 1. August 2015 sind auch Umwälzpumpen betroffen, die in Heizungsanlagen integriert sind.

Spezifisch auf die kommenden Anforderungen ausgerichtet ist die Produktlinie Blueflux von Grundfos für den Objektbau, Kommunen und die Industrie: Dessen Motoren und Frequenz-umrichter sind eigens für den kombinierten Einsatz konzipiert und exklusiv auf den Einsatz bei Pumpen zugeschnitten. Durch den integrierten Entwicklungsansatz ist nicht nur die Effizienz deutlich höher als bei Standardlösungen; die Technik ist zugleich noch zuverlässiger und ermöglicht eine Feinabstimmung im Betrieb. Blueflux-Produkte verbrauchen weniger Energie, arbeiten im Vergleich zu Standardmotoren auf einem gemäßigten Temperaturniveau und lassen einen breiteren Medientemperaturbereich zu.

Die Effizienz dieser speziellen Motoren wurde durch eine intensive Bauteiloptimierung erreicht. Mithilfe von komplexen Computersimulationen konnten die Entwickler die vier wichtigsten Verlustfaktoren in einem elektrischen Motor minimieren:

Dank der Effizienz dieser Motoren arbeiten sie mit reduzierter Abwärme – in der Industrie vielfach ein nicht unerheblicher Vorteil. Denn dies bedeutet u. a., dass weniger Leistung für die Lüfterkühlung erforderlich ist. Auch die Geräuschemission ist reduziert. Zudem benötigen Blueflux-Lösungen mit integriertem FU nur einen Kühler für Motor und Antrieb. Ein kühlerer Motor sorgt nicht zuletzt für eine längere Lebensdauer der Lager und des Isoliermaterials.

Eine der entscheidenden Herausforderungen in Sachen Pumpenleistung ist es, einen oder mehrere Werte konstant zu halten. Darum besitzen Blueflux-Antriebe eine Vielzahl spezieller Funktionen, die unterschiedliche Parameter des Systems steuern – vom konstanten Druck über die konstante Druckdifferenz, den Proportionaldruck, den konstanten Füllstand bis hin zur konstanten Temperatur.

Bei einer Blueflux-Lösung handelt es sich entweder um einen hocheffizienten IE3-Motor oder einen IE2 mit variablem Frequenzumrichterantrieb (FU integriert oder extern). Beide Lösungen überschreiten die aktuellen und zukünftigen Gesetzesanforderungen zur Motoreffizienz. Die Umstellung auf Blueflux senkt die Lebenszykluskosten um über 50 %, die Umweltbelastung verringert sich deutlich. Die höheren Investitionskosten amortisieren sich in der Regel innerhalb von zwei Jahren.

Die Festlegung allgemein verbindlicher Mindest-Standards eröffnet Marktchancen für energieeffiziente und umweltfreundliche Technik und trägt zu deren schnellen Verbreitung bei. Gerade deutsche Unternehmen sind in vielen Bereichen beim Thema Energieeffizienz bereits heute Marktführer. Hersteller erhalten darüber hinaus vielfältige Anreize zu umweltrelevanten Produktinnovationen, beispielsweise auch dazu, den Materialeinsatz zu reduzieren – die Rohstoffknappheit wird uns schon bald ähnlich intensiv beschäftigen wie die Energieeffizienz. Allen Herstellern gibt die Ökodesign-Richtlinie zudem langfristige Planungssicherheit.

Die Umsetzung der Ökodesign-Richtlinie ist vor allem aber für die Betreiber von Vorteil, gewährleistet diese doch, dass die betroffenen Produkte eine angemessene Mindest-Energieeffizienz aufweisen. Unakzeptable Energieverschwender, die im Laufe der Nutzung unnötig Geld kosten, werden vom Markt verbannt.

Fazit: Bei der Ausrüstung neuer Anlagen greift ab 2011 die Ökodesign-Richtlinie und garantiert dem Betreiber damit einen effizienten Energieeinsatz. Konsequenterweise sollten auch ältere Anlagen auf ihr Einsparpotenzial abgeklopft werden. Wurde eine Industriepumpe bereits vor Jahren installiert, ist sie unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht (mehr) optimal für ihre Aufgabe gerüstet. Hier steckt ein beträchtliches Einsparpotenzial, das jeder Betreiber nutzen sollte.

Online-Info: www.cav.de/0211422