Die seit Jahren steigenden Energiepreise belasten nicht nur die Chemiebranche inzwischen bis an die Schmerzgrenze. Ein Bereich, in dem – oftmals unbemerkt – erhebliche Stromkosten verursacht werden, sind die Umwälzpumpen in den Heiz- und Kühlkreisläufen sowie in der Warmwasser-Zirkulation. In Verwaltungsgebäuden, aber auch im Produktionsbereich, kann eine Vielzahl von Pumpen im Einsatz sein. Je nach Bauart, Einsatzbereich und Nutzungsprofil entstehen dabei jährliche Stromkosten von mehreren hundert Euro – pro Pumpe!

Hier bestehen erhebliche Einsparpotenziale. Sie aufzuspüren und konkrete Maßnahmen anzustoßen, ist eines der Ziele der bundesweiten Kampagne „Energieeffiziente Systeme in Industrie und Gewerbe“ der Deutschen Energieagentur (dena) und des Verbandes Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer e.V. (VDMA). Im Kern heißt das, bestehende Systeme zu optimieren und laufende Kosten trotz steigender Energiepreise zu senken. Die Initiative wird auch durch Pumpenspezialisten unterstützt, die hier praxisorientierte Beratungsleistungen zu Pumpenanwendungen anbieten. Die Pumpenexperten können die vorhandenen Einsparpotenziale nicht nur exakt lokalisieren, sondern auch konkrete Maßnahmen empfehlen und diese mit Hilfe von Vergleichsrechnungen mit Amortisationszeiten veranschaulichen.

Initialberatung zeigt Einsparpotenziale bis 80% auf

So konnte ein nordrhein-westfälisches Chemieunternehmen dabei unterstützt werden, die Effizienz von Pumpensystemen in der Haustechnik deutlich zu steigern. Dadurch können erhebliche Stromkosten eingespart werden. Das Unternehmen ist im Chemiepark Marl ansässig, dem mit 6,5km2 und etwa 100 Produktionsanlagen drittgrößten Verbundstandort in Deutschland. Es produziert im Jahr unter anderem 165000t Superabsorber, die sich zum Beispiel in Babywindeln durch extreme Saugfähigkeit auszeichnen.

Bei einem Vor-Ort-Termin in der Produktion von Basis-Chemikalien für diese Superabsorber wurden zunächst die vorhandenen Pumpensysteme erfasst. Im Rahmen einer Initialberatung sollte ermittelt werden, wo sich – vor allem im Leistungsbereich bis 1kW – der Einsatz von Pumpen mit geringerem Stromverbrauch lohnen würde. Denn die vorhandenen Nassläuferpumpen in ungeregelter Bauweise wiesen Wirkungsgrade von lediglich 15 bis 20% auf. Demgegenüber kann mit geregelten Hocheffizienzpumpen der Baureihe Wilo-Stratos ein Wirkungsgrad von 40 bis 45% erzielt werden. Zudem wird durch die Drehzahlregelung der Förderstrom dem anlagenseitigen Bedarf angepasst. Gerade im Teillastbereich, der bis zu 98% der Betriebszeit einer Heizungspumpe ausmacht, kann eine deutliche Stromverbrauchssenkung im Vergleich zu einer ungeregelten Pumpe erzielt werden. Auf diese Weise lassen sich unter dem Strich bis 80% des bisherigen Stromverbrauches einsparen.
Die Pumpe wurde im Jahr 2001 als weltweit erste Hocheffizienzpumpe mit besonders stromsparender Motortechnologie auf den Markt gebracht. Seit Einführung des Energielabels für Pumpen ist sie die Referenz für die Energieeffizienzklasse A. Die Pumpen können sowohlin Heizungs- als auch in Kaltwasseranwendungen, das heißt in einem Temperaturbereich von -10 bis 110°C, zum Einsatz kommen. Die elektronisch geregelten Nassläuferpumpen mit wartungsfreien Frequenzumrichtern und Permanentmagnet-Rotoren basieren auf so genannten elektronisch kommutierten Motoren (ECM).

Amortisationin weniger als vier Jahren

Die Pumpenerneuerung wurde durch die Infracor, den Betreiber des Standortes Chemiepark Marl, umgesetzt. Ihr Bereich Technik ist zuständig für die Instandhaltung der Betriebsstätten und Pumpensysteme. Der Dienstleister übernimmt für seine Kunden die komplette technische Betreuung komplexer Produktionsanlagen und hält so die Produktion aufrecht.

Als erster Schritt wurde eine vertiefende Energieanalyse durchgeführt, um den Stromverbrauch ausgewählter Systeme des Pumpenbestandes zu messen. Ziel war, den Strombedarf über einen definierten Zeitraum zu erfassen. Anschließend erfolgte in verschiedenen Heiz- und Kältekreisläufen der Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung der Austausch dieser Pumpen gegen neue Stratos-Pumpen. Danach wurden Vergleichsmessungen des Strombedarfs unter identischen Bedingungen durchgeführt. Nachdem bereits im Vorfeld ein Einsparpotenzial bis 75% bei variablen Volumenströmen errechnet worden war, konnte dies durch die Messungen bestätigt werden.
Aber nicht nur die Erneuerung der ungeregelten Nassläuferpumpen gegen Hocheffizienzpumpen stand im Mittelpunkt, sondern auch – im Leistungsbereich über 60m3/h – der Einsatz elektronisch geregelter Trockenläuferpumpen der Baureihe Cronoline. Diese Pumpe bietet einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad, denn durch eine präzise Abstimmung von Laufrad und Pumpengehäuse werden die Strömungsverluste minimiert. Dadurch laufen die Pumpen auch besonders ruhig und mit einer hohen Betriebssicherheit. Zudem werden das Lager und die Gleitringdichtung entlastet. Auch bei dieser Baureihe regelt ein integrierter Frequenzumformer die Pumpendrehzahl. Der Förderstrom der Pumpe kann auf diese Weise an den anlagenseitig vorgegebenen Bedarf angepasst werden. So sind Energieeinsparungen von bis zu 50% im Vergleich zu ungeregelten Pumpen möglich.

Fazit: Der Austausch ungeregelter Standardpumpen gegen Hocheffizienzpumpen oder elektronisch geregelte Trockenläuferpumpen wird sich im beschriebenen Beispiel in weniger als vier Jahren amortisieren. Bei einer durchschnittlichen Pumpenlebensdauer von mehr als zehn Jahren ergeben sich mittel- bis langfristig erhebliche Entlastungen bei den Betriebskosten. Davon profitiert auch und gerade die Umwelt. In Marl werden durch die hier vorgestellte Maßnahme rund 71t Kohlendioxid-Emissionen pro Jahr eingespart.

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Evonik Industrie AG

Paul-Baumann-Str.1, Chemiepark Marl
45764 Marl
Germany