Stellen Sie sich vor, es ist Frühling und die Temperaturen steigen. Als kostenbewusster Hausherr, der die letzte Stadtwerkerechnung noch in (un)guter Erinnerung hat, drehen Sie die Heizkörper zu. Doch die Heizung im Keller läuft trotzdem immer an. Was würden Sie tun? Wahrscheinlich sofort nachschauen, was da los ist. So ungefähr beschreibt Dr. Peter Zwanziger, General Manager Associations and Regulations bei Siemens, das Bewusstsein des Energiekosten-geplagten Hausbesitzers. In der Industrie fehlt dieses Bewusstsein jedoch häufig. Hier konzentriert man sich auf den Hauptprozess, beispielsweise einen Reaktor. Die mindestens ebenso wichtigen Nebenprozesse, in denen Heiz- und Kühlflüssigkeiten, Luft, Verbrauchsstoffe oder Abfallprodukte bewegt werden, erhalten oft weniger Aufmerksamkeit. „Die werden installiert, und solange die Maschinen laufen, kümmern sich viele Betreiber nicht weiter darum. Dabei wird der Energiebedarf gerade durch solche Nebenprozesse maßgeblich beeinflusst“, beklagt Zwanziger. In der Industrie entfallen 30% der eingesetzten elektrischen Energie auf den Betrieb von Pumpen. Allein in Deutschland beträgt das Einsparpotenzial bei Pumpensystemen 15Mrd. kWh pro Jahr, schätzt die Deutsche Energie-Agentur (dena, siehe Kasten, Seite 37).

Aufklärung tut hier Not, stimmt Volker Banholzer, Pressereferent bei Siemens, seinem Kollegen zu: „Es ist eine Überzeugungsarbeit, bei den Anwendern das Bewusstsein für Energieeinsparung zu wecken. Wir müssen die Sensibilität für verschwendete Energie in die Köpfe der Betreiber hineintragen. Dazu gehört auch, dass man die Lebenszykluskosten berücksichtigen muss und nicht nur punktuell die Investitionskosten sieht.“ Die betragen bei Pumpensystemen – betrachtet über einen Zeitraum von zehn Jahren – nämlich durchschnittlich nur 10% der Gesamtkosten. Die Energiekosten schlagen dagegen mit 45% zu Buche, die Instandhaltungskosten mit 35%. Bei wasserführenden Pumpensystemen haben die Energiekosten sogar einen Anteil von mehr als 80%. Hier besteht also viel Einsparpotenzial, welches die meisten Anlagenbetreiber bislang noch gar nicht realisiert haben.

Durchschnittliche Senkung der Energiekosten um 30%

Darum hat es sich die Kampagne „Energieeffiziente Systeme in Industrie und Gewerbe“ zum Ziel gesetzt, die Unternehmen bei der Steigerung der Energieeffizienz von Pumpensystemen zu unterstützen (siehe Kasten Seite 37). In den letzten drei Jahren wurden dafür über 70 Unternehmen beraten. Das Ergebnis: Im Schnitt können die Unternehmen ihre Energiekosten durch die vorgeschlagenen Maßnahmen um 30% senken. In Einzelfällen übersteigen die Einsparmöglichkeiten sogar 1000000kWh bzw. 100000Euro. Dabei wurden jedoch nicht nur die Pumpen, sondern die ganzen Pumpensysteme betrachtet: „Die Kampagne hat gezeigt, dass die Einsparpotenziale in den Systemen liegen. Jedes System ist aber nur so gut wie seine einzelnen Komponenten“, fasst Christoph Singrün, Geschäftsführer des Fachverbandes Pumpen und Systeme im VDMA, zusammen.

Um die Energieeffizienz zu steigern, gibt es jedoch keine Standardlösungen, dafür aber ein ganzes Sortiment möglicher Maßnahmen. Dies fängt beim Austausch von Pumpen mit schlechtem Wirkungsgrad an und hört bei der Verringerung der transportierten Flüssigkeitsmengen auf. Welche Maßnahmen sinnvoll und wirksam sind, hängt von den Merkmalen der jeweiligen Anwendung ab. Wer unschlüssig ist oder erst einmal wissen will, wie viel Energie er überhaupt einsparen könnte, dem helfen Software-Tools weiter. Viele Hersteller haben solche Programme, um ihre Kunden beraten zu können.

Hohe Wirkungsgrade nutzen wenig bei fehlender Pumpenregelung

Moderne Pumpen sind effizienter denn je. Das Wirkungsgradniveau hat sich über die Jahre nach oben verschoben. Ansätze für Verbesserungen gab und gibt es genug. Dazu tragen beispielsweise richtig angepasste Laufraddurchmesser, hydraulisch optimierte Laufräder und Spiralgehäuse bei. Einen weiteren Beitrag leisten Motoren und Regelungstechnik. Regelungstechnik, beispielsweise in Form von Frequenzumrichtern, ist vor allem für Anwendungen, bei denen die Pumpen viel im Teillastbereich arbeiten, ein effektives Mittel, den Stromverbrauch zu senken. In vielen Fällen können auf diese Weise 40 bis 50% Energie eingespart werden.

Frequenzumrichter sparen Energie und optimieren den Prozess

Der beste Wirkungsgrad von Pumpen nutzt nämlich nicht viel, wenn sie fernab ihres Optimums betrieben werden, was mehrheitlich der Fall ist. „Die meisten Pumpen werden mit einemNormmotor bei voller Drehzahl betrieben und die Strömungsgeschwindigkeit des gepumpten Fluids wird über eine Drosselung eingebremst. Das ist ungefähr so, als würde man mit dem Auto immer bei voller Drehzahl fahren und die Geschwindigkeit nur mit dem Bremspedal regulieren“, beschreibt Dr. Sönke Brodersen, Vice President Research bei KSB, die Situation in vielen Betrieben. „Man vernichtet also die Energie, die man vorher eingetragen hat.“

Frequenzumrichter dienen aber nicht nur dazu, Energie zu sparen. „Sie sind Stand der Technik, alleine schon, um den Prozess zu optimieren“, erklärt Thorsten Schulze, Vertriebsingenieur für Antriebselektronik bei Emotron Antriebssysteme. Auf diese Weise lassen sich Wartungs- und Reparaturkosten verringern, verdeutlicht Brodersen mit einem Beispiel: „Geregelte Pumpen laufen in der Regel mit weniger Ausfall und weniger Wartungsaufwand. Es gibt Studien, die zeigen, dass für eine einzelne Chemiepumpe statt 1000US-Dollar im Jahr 11000US-Dollar Wartungs- und Reparaturkosten entstehen, wenn die Pumpe nicht im Optimum betrieben wird“.
„Laufen Pumpenantriebe dagegen immer mit voller Nennleistung, sind Frequenzumrichter unnötig. Ein Beispiel sind Abwasserpumpen, die stetig ein Becken entleeren“, erläutert Dr. Zwanziger von Siemens einen anderen Anwendungsfall. „In diesen Fällen lässt sich über effiziente Motoren Energie sparen und die Stromrechnung so um zwei bis drei Prozent senken.“ Doch die sparsamen Motoren setzten sich nur langsam durch. „In den letzten Jahren haben es die Europäische Kommission und die CEMEP (European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics) durch eine freiwillige Vereinbarung der Antriebshersteller zwar geschafft, von der alten Effizienzklasse eff3 auf die bessere Klasse eff2 zu wechseln. Die Motoren mit dem höchsten Wirkungsgrad eff1 haben aber immer noch einen Anteil von unter zehn Prozent“, ergänzt Claus Wieder, Leiter Geared Motors and AC Drives bei SEW-Eurodrive. „Dieser Anteil ist in Europa in den letzten Jahren relativ konstant, es geht nicht merklich voran. Ich denke, das liegt daran, dass diese Antriebe teuer sind, während die Energiekosten noch nicht hoch genug waren, um einen ausreichend großen wirtschaftlichen Druck aufzubauen. Das hat sich inzwischen zwar geändert, aber bis sich so etwas durchgesetzt hat, dauert es eben.“

Amortisation bereitsnach wenigen Monaten

Wenn Unternehmen Geld in effizienzsteigernde Maßnahmen stecken, dann ist das grüne Gewissen dabei zweitrangig. „An erster Stelle steht die Kostensenkung“, bestätigt Dr. Reinhard Böhm, Geschäftsführer der Buchler GmbH, die Spezialchemikalien herstellt. „Die Unternehmen würden hier nichts investieren, wenn es sich nicht lohnen würde, da stehen knallharte Amortisationsrechnungen dahinter“, ist sich auch Stefan Brill, Public Relations Manager bei SEW-Eurodrive, sicher. Wie schnell sich Maßnahmen zur Energieeffizienz amortisieren, hängt wieder von der Anwendung und von der Teillastigkeit ab. „Ein Frequenzumrichter kann sich schon nach einigen Monaten amortisieren, abhängig von der Leistung und Betriebsart einer Pumpe. Durch die steigenden Energiekosten sinken die Amortisationszeiten“, erläutert Dr. Nannette Baur, die für Marketing und Kommunikation bei ABB Automation Products verantwortlich ist. Nach spätestens zwei bis vier Jahren müssen sich die Maßnahmen ausbezahlt haben, darüber sind sich die Anwender wie Dr. Reinhard Böhm oder Franz-Josef Kluck, der bei Infracor in Marl für die Technische Gebäudeausrüstung verantwortlich ist, einig. Neben den geringeren Stromkosten spielt dabei auch die Prozessoptimierung eine bedeutende Rolle sowie geringere Kosten durch weniger Wartung und weniger Verschleiß.

Die Zukunft für sparsame Techniken ist rosig

„Das Bewusstsein für Energieeinsparung kommt bei den Betreibern von Chemie- oder Prozesspumpen erst langsam an“, berichtet Ralf Gerdes, Entwicklungsleiter Pumpen bei Sulzer Pumps. „Das ist noch relativ stark geprägt durch das Geschäftsmodell, das dahinter steht. Die Betrachtung der Life Cycle Costs hat sich noch nicht durchgesetzt, obwohl die entsprechende Technologie vorhanden ist. Bei den Großpumpen in der Kraftwerks- oder Ölindustrie sowie zur Wasserförderung dagegen nimmt das Bewusstsein extrem zu. Hier legen wir die Pumpen zusammen mit dem Kunden aus, so dass die optimale und effiziente Fahrweise erreicht wird. Auch bei älteren Anlagen gibt es in letzter Zeit viele Projekte zur Wirkungsgraderhöhung und zur Verbesserung des Betriebsverhaltens.“ Dr. Nannette Baur hat ähnliche Erfahrungen gemacht: „ABB thematisiert das Thema Energiesparpotenziale schon seit sicher zehn Jahren, es hat aber nie wirklich gezogen. Doch jetzt wächst das Interesse auf einmal vehement.“

Einen Grund dafür, dass sich das Thema Energie so schleppend in den Köpfen verankert, sieht Baur im deutschen Energiemarkt: „In der Vergangenheit mußten sich Großkonzerne kaum Gedanken über die Strompreise machen. Steigende Energiekosten bewirken hier ein Umdenken.“ Das bestätigt auch Gero Böhmer, Leiter des Vertriebs Industrie von Wilo in Deutschland: „Während man früher gesagt hat, dass in den großen Chemieparks durch die eigenen Kraftwerke Energie in Hülle und Fülle zur Verfügung steht, erkennen wir auch dort einen Wandel und einen Trend in Richtung eines bewußten Umgangs mit Energie und Ressourcen.“
Neben steigenden Energiepreisen und mehr Umweltbewusstsein könnte auch die momentan gute wirtschaftliche Lage die Betreiber dazu motivieren, mehr in energiesparende Lösungen zu investieren, vermutet Baur: „Die Unternehmen können sich das im Moment eher leisten und auf die Fahnen schreiben“. Jedenfalls bewertet sie den Zukunftsmarkt für Frequenzumrichter als „extrem gut“. Ingolf Bauer, Verkaufsdirektor Zentraleuropa bei Danfoss, untermauert das mit Zahlen: „Etwa jeder achte Motor in der Industrie ist mit Frequenzumrichtern geregelt, bei rund 30 Mio. Motoren in der deutschen Industrie, ist da noch ein riesiges Potenzial vorhanden. Anfang der 90er Jahre haben wir etwa 50000 bis 60000 Frequenzumrichter pro Jahr hergestellt, jetzt sind es so viele pro Monat!“ Trotz der positiven Entwicklungen sollten diePumpen- und Antriebstechnikhersteller nicht nachlassen, auf die produzierenden Unternehmen zuzugehen und fundierte Beratungen anzubieten;denn das wünschen sich alle befragten Anwender.

Die gesetzlichen Vorgabenwerden strenger

In Zukunft wird das Thema Energieeffizienz auch von politischer Seite mehr Aufwind erhalten. „Der Druck, Energie zu sparen, wächst vom Gesetzgeber her“, berichtet Dr. Sönke Brodersen von KSB. Das gilt auch außerhalb Europas, wie in den USA, Australien oder einigen asiatischen Staaten, wie China, Korea oder Indien. Dort gibt es erste Initiativen, um energiesparende Produkte vermehrt in den Verkehr zu bringen.

Auf europäischer Ebene wird die EUP-Richtlinie (energy using products) in Zukunft für eine einheitliche Linie sorgen. Diese ist bereits verabschiedet und wird nun im Detail ausgearbeitet. VDMA-Mann Christoph Singrün sieht auch Vorteile der Richtlinie: „Die EUP-Richtlinie gilt für alle EU-Länder gleichermaßen, das heißt es sind keine nationalen Alleingänge im Sinne einer Verschlimmbesserung, wie es vielleicht in Deutschland der Fall wäre, möglich. Derzeit laufen Gespräche, wie die Richtlinie für Wasserpumpen aussehen soll. Wir verfolgen das als Branche sehr intensiv. Die Tendenz geht dahin, dass für die Wasserpumpen Mindestwirkungsgrade vorgeschrieben werden. Das heißt, wenn eine Pumpe diesen Wirkungsgrad nicht erfüllt, erhält sie kein CE-Zeichen und darf nicht in Verkehr gebracht werden.“ Wann genau und in welcher Höhe die Mindestwirkungsgrade in Kraft treten, kann auch Singrün nur schätzen: „Ich denke, dass frühestens ab 2010 ein erster Mindestwirkungsgrad festgelegt wird, der dann praktisch über die Jahre in definierten Zeiträumen und definierten Größen langsam aber sicher angehoben wird. Das heißt, die Latte für die CE-Kennzeichnung wird sukzessive höher gehängt werden.“

EU denkt überMindestwirkungsgrade nach

Es ist nicht auszuschließen, dass irgendwann auch für anderePumpen Mindestwirkungsgrade eingeführt werden. Das kann allerdings dauern: „Die europäische Kommission hat sich insgesamt ein sehr strammes Programm vorgenommen. Es ist mittlerweile so stramm und die ganzen Studien sind so aufwändig, dass die finanziellen und personellen Ressourcen knapp sind“, erklärt Singrün.

Doch auch in Deutschland selbst tut sich etwas, wie Dr. Sönke Brodersen berichtet:„Im August hat das Bundeskabinett in einer Klausurtagung in Meseberg ein detailliertes Energie- und Klimaprogramm beschlossen. Beispielsweise sollen Energiemanagementsysteme gefördert werden, um die Energieeffizienz in Unternehmen zu steigern. Das wird sich mit Sicherheit auch auf unsere Branche abbilden, das heißt, dass der energieeffiziente Einsatz von Pumpen forciert wird.“ Daneben kristallisiert sich derzeit ein Förderprogramm für die Energieberatung heraus, das vom Bundeswirtschaftsministerium vorangetrieben wird. Dieses soll über die Kreditanstalt für Wiederaufbau finanziert werden. Das Geld fließt dabei an Energieberater. Singrün sieht hier das Problem der Qualifikation der Berater: „Wir haben in unserer Kampagne gesehen, dass branchenübergreifendes Knowhow erforderlich ist, und das ist für komplexe Systeme wie z.B. Pumpensysteme nicht trivial.“

Frank Wiedemann, Geschäftsführer bei Getriebebau Nord, schließt mit einem Vergleich den Kreis zum stolzen Hausbesitzer wieder: „Der Gesetzgeber wird in die Richtung arbeiten, dass man auch für Maschinen oder Anlagen eine Energiebilanz für den Lebenszyklus aufstellen muss. Das ist so ähnlich wie der Energiepass für Häuser, der nach und nach eingeführt wird.“ Wer sein Haus vermieten oder verkaufen will, muss ab Juli 2008 einen Energiepass vorlegen – übrigens auch aufgrund einer EU-Richtlinie.

„Die Sensibilisierung dafür, dassdie Pumpe einer der großen Energieverbraucher im System ist, muss noch weiter verstärkt werden“
Gero Böhmer, Leiter Vertrieb Industrie Deutschland, Wilo
„Die Betrachtung der Life CycleCosts hat sich bei den Betreibern noch nicht durchgesetzt“
Dr. Ralf Gerdes, Entwicklungsleiter Pumpen, Sulzer Pumps

„Geregelte Pumpen laufen inder Regel mit weniger Ausfall und weniger Wartungsaufwand“
Dr. Sönke Brodersen, Vice President Research, KSB
„Für Wasserpumpen wird die EUin Zukunft Mindestwirkungsgrade vorschlagen“
Christoph Singrün, Geschäftsführer des Fachverbands Pumpen+Systeme beim VDMA
„Wir erwarten, dass man in Zukunft auch für Maschinen eine Lebenszykluskostenbilanz aufstellen muss, ähnlich dem Haus-Energiepass“
Frank Wiedemann,Geschäftsführer bei Getriebebau Nord
„Rund 40Prozent der Energiekönnten durch den Einsatz drehzahlgeregelter Antriebe eingespartwerden“
Dr. Nannette Baur, Marketing und Kommunikation,ABB Automation Products, Motors & Drives

„Ich hätte früher nicht geglaubt, dass man soviel Energie einsparen kann“
Franz-Josef Kluck, Technische Gebäudeausrüstung, Infracor

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