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Energetische Optimierung von Pumpensystemen

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18.09.2008 Im Rahmen der Kampagne „Energieeffiziente Pumpensysteme in Industrie und Gewerbe“ führten Fachleute 72 Beratungen bei Unternehmen, unter anderem aus der Chemie-, Pharma-, Papier-, Elektro-, Kunststoff- und metallverarbeitenden Industrie, durch. Hiervon waren neun umfassende, aufwendige Vertiefende Energieanalysen (VEA).

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September 2008

Nach Energieeffizienzkriterien betrachteten sie auch ausgewählte Pumpensysteme im Werk Mannheim der Unilever Deutschland. Dabei identifizierten sie erhebliche Einsparpotenziale und erarbeiteten spezifische Energieeffizienzmaßnahmen.

Sie gelangten bei ihrer Analyse zu dem Ergebnis, dass ein Einsparpotenzial von über 900000kWh und 74000Euro pro Jahr realisierbar sei. Somit können rund ein Drittel der Betriebskosten der betrachteten Systeme eingespart werden.

Was war die Ausgangssituation?

Unilever Deutschland produziert im Werk Mannheim Seifenprodukte und wird damit der Chemie/Pharma-Branche zugerechnet. Für die betrachteten Systeme betragen die Kosten des Unternehmens für die pro Jahr genutzte elektrische Energie etwa 197600 Euro pro Jahr. In Mannheim betreibt das Unternehmen rund 200 Pumpen. Im Mittelpunkt der Energieanalyse stand die Optimierung der Prozesswasser- und Zirkulationspumpen sowie der Rückkühlanlagen.

Folgende Parameter wurden untersucht:

  • elektrische Leistungsaufnahme der Pumpen,
  • Förderströme und Förderhöhe sowie
  • Hauptverbraucher.

Die Analyse ergab, dass alle Pumpen in den Rückkühlanlagen in ihrem Durchfluss mit druckseitigen Klappen eingedrosselt waren. Als Folge hiervon wurden die Pumpen mit einem gemäß ihrer Kennliniencharakteristik niedrigen Wirkungsgrad betrieben; dies war mit einem erhöhten Energieverbrauch verbunden. Darüber hinaus wurden die Pumpen an bzw. oberhalb ihrer Nennleistung betrieben, sodass daraus eine verkürzte Lebensdauer resultierte.

Welche Lösungsvorschläge gab es?

Folgende Maßnahmen zur Systemoptimierung wurden empfohlen:

  • Aufheben der Eindrosselung durch Schieber;
  • Schieber der einzelnen Systeme mit Motorventilen ausrüsten und in den Regelungsprozess einbinden;
  • Ausstatten der Antriebe mit Regeleinrichtungen, die die Antriebe nach den Produktionsbedingungen in entsprechenden Leistungsstufen betreiben;
  • Einsatz von Antrieben mit veränderlicher Drehzahl (Frequenzumrichter, frequenzgeregelte Antriebe), um die Betriebspunkte der Pumpen an die Anlagenbedingungen anpassen zu können;
  • Einsatz von Hocheffizienzmotoren;
  • Überholen oder Entfernen der nicht genutzten Volumenstrommesser.

Wie sah die Umsetzung aus?

Da die Messungen die Abschätzungen der Energieeinsparpotenziale bestätigten, wurden die Antriebe mit Frequenz-umrichtern ausgestattet. Regeleinrichtungen ermöglichten die Anpassung der Antriebe an die von den Produktionsbedingungen geforderten Leistungsstufen. Darüber hinaus wurden die Schieber mit Motorventilen ausgestattet und in den Regelungsprozess eingebunden.

Welches sind die Rahmenbedingungen der Kampagne?

Die Kampagne lief von Ende 2004 bis Ende 2007. Träger hiervon waren die VDMA Fachverbände Pumpen + Systeme sowie Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik sowie die Deutsche Energie-Agentur (Dena). Sieben Industriepartner, darunter vier Pumpenhersteller, unterstützten diese Initiative.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) förderte die Kampagne, die Bestandteil der Initiative Energieeffizienz ist, einer Aktionsplattform für effiziente Stromnutzung in allen Verbrauchssektoren, die von der Dena und den Unternehmen Eon Energie, EnBW, RWE Energy sowie Vattenfall Europe getragen und durch das BMWi gefördert wird. Im Fokus der Kampagne stand die Steigerung der Energieeffizienz von Pumpensystemen – in Anlehnung an das „Motor Challenge Programm“ (MCP) der Europäischen Union für Energieeinsparungen im Bereich elektrisch angetriebener Systeme.
Ziel der Kampagne war es, einen Beitrag zur Erschließung der Einsparpotenziale für Energie, Kosten und CO2-Emissionen in Industrie und Gewerbe im breiten Anwendungsspektrum der Querschnittstechnologie Pumpen zu leisten. Das Bereitstellen von Informationen und konkreten Umsetzungsbeispielen aus Unternehmen hat dazu beigetragen, den Energieverbrauch und die Energiekosten in Industrie und Gewerbe zu senken. Die Angebote der Kampagne richten sich insbesondere an KMU.
Kaufmännische und technische Entscheidungsträger in Industrie und Gewerbe werden zur Umsetzung wirtschaftlicher Energieeffizienzmaßnahmen im Bereich der Pumpenanwendungen motiviert. Darüber hinaus will die Kampagne daran mitwirken, den Markt für energieeffiziente Techniken und Dienstleistungen zu öffnen und betriebliche Innovationen bei Pumpenanwendungen zu fördern.

Zudem thematisierte die Kampagne die von weiten Teilen der Herstellerindustrie seit Jahren geforderte und beworbene Strategie einer Lebenszykluskostenbetrachtung (Life Cycle Cost (LCC) oder auch Total Cost of Ownership (TCO)). Da weitere Aspekte, wie die gesamtheitliche Systemanalyse oder die Nachhaltigkeit, angesprochen wurden, konnten nun die wesentlichen Punkte, die ein Hersteller in die Energiedebatte einbringen kann, einem breiten Publikum sachdienlich und werbefrei vermittelt werden.

Heftausgabe: September 2008

Über den Autor

Friedrich Klütsch , Technischer Referent, VDMA FV Pumpen + Systeme
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