Pumpe mit Hocheffizienzmotor erfüllt schon jetzt künftige Wirkungsgradanforderungen

Der Effizienz voraus

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30.06.2011 Um die Energieeffizienz-Anforderungen der Normen IE-2 und IE-3 erfüllen zu können, setzen die Ingenieure von KSB auf einen eigenen hocheffizienten, drehzahlgeregelten Synchronmotor, der ohne seltene Erden auskommt. Er wird bei Pumpen bis zu einer Leistung von 110 kW eingesetzt, die nicht nur bei Nennlast, sondern auch bei Teillast einen hohen Wirkungsgrad haben.

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Entscheider-Facts Für Betreiber


  • Nach der neuen EU-Verordnung Nr. 640/2009 dürfen in definierten Leistungs- und Einsatzbereichen nur noch die energieeffizienten IE2-Motoren (High Efficiency) zum Einsatz kommen.
  • Die neuen Synchron-Reluktanzmotoren der Pumpen haben einen hohen Wirkungsgrad am Nennpunkt und sehr gute Effizienzwerte im Teillastbereich.
  • Durch die Orientierung an Regularien sind die Pumpenlösungen nach objektiven Kriterien überprüfbar. Die neuen Antriebe erfüllen außerdem bereits die im Entwurf definierte derzeit höchste Energieeffizienzklasse IE-4.
  • Kommen die Motoren und Pumpen mit einem Drehzahlregler zum Einsatz, lassen sich Energieeinsparungen von bis zu 70 % erzielen.

Energieeffizienz und Energieersparnis liegen absolut im Trend – auch in Normen und Gesetzgebung. Beispielsweise ist im Juni der erste Teil der neuen EU-Verordnung Nr. 640/2009 in Kraft getreten. Sie bezieht sich auf die IEC-Norm 60034-30, die Wirkungsgradwerte auch für solche Motoren vorgibt, die in Maschinen wie Pumpen oder Kompressoren verbaut sind. So dürfen in definierten Leistungs- und Einsatzbereichen nur noch die energieeffizienten IE2-Motoren (High Efficiency) zum Einsatz kommen. In den kommenden Jahren greifen zusätzliche Regelungen, die weitere Motoren umfassen sowie neue Mindestwirkungsgrade (IE3, Premium Efficiency, und IE4, Super Premium Efficiency) vorschreiben. Diese Vorgaben hat sich der Pumpenhersteller KSB zum Vorbild genommen und den Hocheffizienzmotor Supreme in seine Pumpen integriert. Diese Motoren hat der Frankenthaler Pumpenspezialist gemeinsam mit seinem Tochterunternehmen Reel entwickelt. Im Juli vergangenen Jahres hat das Unternehmen die italienische Firma für Automatisierungs- und Antriebslösungen übernommen, mit der es bereits seit einigen Jahren zusammengearbeitet hatte.

Bei den Motoren, die nun bei dem Pumpenproduzenten zum Einsatz kommen, handelt es sich um Synchron-Reluktanzmotoren. Diese besitzen, wie alle Synchronmotoren, nicht nur einen hohen Wirkungsgrad am Nennpunkt, sondern weisen auch sehr gute Effizienzwerte im Teillastbereich auf. „Diese Tatsache ist gerade für die absolute Energieeinsparung bei Pumpensystemen entscheidend“, erklärt Dr. Manfred Oesterle, Leiter des Konzernbereiches Automation & Antriebe bei KSB. Der Hersteller hat über intensive Gremienarbeit aktiv an der Gestaltung der neuen Energieeffizienzklassen mitgewirkt. „Nicht durchsetzen konnten wir uns leider mit dem Vorschlag, auch abseits des Nennpunktes klare Vorgaben zu vereinbaren“, bedauert Oesterle.
Obwohl für Synchronmotoren die Wirkungsgradanforderungen der IE-2 nicht gelten, haben sich die Ingenieure des Pumpenfabrikanten für ihre Neuentwicklung an diesen Regularien orientiert. Man wolle seinen Kunden Lösungen anbieten, die nach objektiven Kriterien überprüfbar sind, erläutert Oesterle. Allerdings, so der Konzernbereichsleiter weiter, schließe der Entwurf IEC 60034-30 Ed. 2 erfreulicherweise auch Synchronmotoren mit ein. Sein Unternehmen ist darauf bereits vorbereitet: Die neuen Antriebe erfüllen die im Entwurf definierte derzeit höchste Energieeffizienzklasse IE-4.

In Chemieanwendungen steckt bares Geld

Die Motoren erreichen hohe Effizienz dadurch, dass sie ein einfaches Prinzip nutzen, das der Hersteller neu gestaltet und mit dynamischer Regelungstechnik ausgestattet hat: Es entfallen die Rotorverluste, welche bei Asynchronmotoren prinzipbedingt auftreten. Zusätzliche Kostenersparnis schafft ihre spezielle Konstruktion, die keinen Einsatz von knappen Magnetwerkstoffen erfordert.

Besondere Sparpotenziale birgt die Kombination aus neuem Antrieb und Pumpe in allen Heiz- und Kühlprozessen. Contitech Hannover, ein Kunde des Pumpenspezialisten, konnte in einer Anlage zur Gummi-Herstellung an einem 18,5-kW-Aggregat mit dem Supreme-Motor 74,7 % Energieeinsparung nachweisen. Bei einem anderen Lastprofil im Bereich Heizen/Kühlen, dem sogenannten Blauen Engel (Standardisiertes Lastprofil für Mitteleuropa), lässt sich allein durch den Wirkungsgradvorteil des neuen Motors über den gesamten Betriebsbereich 10 % Energie gegenüber Pumpen mit herkömmlichen Motoren einsparen.
Die Einsparungen, die sich mithilfe von Drehzahlreglern erreichen lassen, betragen generell bis zu 70%. „Ein Frequenzumrichter macht sich in der Regel schon nach einem Jahr bezahlt“, erklärt Oesterle. Daher erlebt der Pumpenhersteller seit Jahren einen stetig steigenden Anteil an drehzahlgeregelten Anwendungen. Damit lassen sich auch im Teillastbereich mit dem Anwender erhebliche Einsparpotenziale erschließen. „Wir sehen zwar kein erhöhtes Interesse an Synchronmotoren, aber wir sehen ein deutlich erhöhtes Interesse an ganzheitlichen Lösungen zum nachweislichen Sparen von Lebenszykluskosten“, berichtet Oesterle. Daher läuft beim Pumpenspezialisten aktuell die Kampagne „Fluid-Future“, die alle möglichen Bausteine der Energieeffizienz von Pumpensystemen aufzeigt. Um den größtmöglichen Effekt beim Einsatz der effizienten Motoren mit den Kreiselpumpen des Herstellers zu erzielen, sollen seine fünf Elemente konsequent Anwendung finden: Analyse des Lastprofils, Auslegung ohne unnötige Reserven, hohe Hydraulik- und hohe Antriebswirkungsgrade sowie eine bedarfsgerechte Fahrweise.
Der Analyse-Baustein sieht dabei eine Dienstleistung, den „System-Effizienz-Service“, vor. Diese stellt eine Bestandsaufnahme und Identifikation von realisierbaren Einsparpotenzialen dar. Ergänzend dazu können Anwender den Pumpmeter installieren. Mit seiner Hilfe können sie über die Messung der tatsächlichen Fahrweise eines Pumpenaggregates eindeutig und konkret auf Einsparmöglichkeiten schließen. Aktuell lassen sich aufgrund ihrer Kompatibilität zum IEC-Normmotor Pumpenbaureihen bis zu einer Leistung von 110 kW mit den neuenMotoren kombinieren.

Zwar stehen die Anforderungen, die die IE-4 an Motoren stellen wird, noch nicht endgültig fest. Trotzdem bereitet sich der Pumpenhersteller jetzt schon auf gegebenenfalls weiter verschärfte Regelungen vor. Und auch das Zusatzgeschäft durch die Akquisition von Reel beschäftigt die Frankenthaler. Dazu Oesterle: „Warum sollten wir uns keinen Namen als Antriebstechnik-Hersteller machen? Die Antriebswelt wird bunter!“

„Wir wollen unseren Kunden Lösungen anbieten, die nach objektiven Kriterien überprüfbar sind“
Dr. Manfred Oesterle, Leiter des Konzernbereiches Automation & Antriebe bei KSB

Heftausgabe: Juli 2011

Über den Autor

Tina Walsweer, Redaktion
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