Energiesparen in Pumpensystemen: Bewährte Effizienzstrategien

Pumpensysteme werden in zahlreichen Branchen vom Bergbau über Erdöl bis zur Fertigung eingesetzt. Diese Systeme machen fast 20 % der weltweit von Elektromotoren genutzten Energie aus! Ein geringer Effizienzverlust kann das gesamte System finanziell stark belasten und das Maschinenleben gefährden. Die American Society of Mechanical Engineers (ASME) hat eine umfassende Liste von Standards veröffentlicht, die helfen, die Effizienz von Pumpensystemen zu bewerten.

Wartung

Die meisten Pumpensysteme benötigen Durchflussregelung, die Komponenten wie Drosselung, Bypass-Leitungen, Pumpendrehzahlanpassung und Ventile nutzt. Unzureichende Wartung dieser Komponenten kann deren Effizienz und nutzbare Lebensdauer stark beeinträchtigen.

So stellen Sie sicher, dass das System in Topform bleibt:

• Verschlissene Laufräder, Schmierung und mechanische Dichtungen ersetzen
• Lager prüfen und reparieren
• Pumpe/Motor auf Ausrichtung prüfen
• Drosselprobleme vermeiden

Die Amortisation solcher kleiner Wartungsmaßnahmen liegt meist innerhalb eines Jahres und kann langfristig 2–7 % des Pumpstroms einsparen.

Überwachung & Steuerung

Zusammen mit der Wartung sollte Überwachung ein integraler Bestandteil des Routinebetriebs sein. Probleme frühzeitig zu erkennen und ihre Trends über einen langen Zeitraum zu analysieren, hilft, den nächsten Ausfall vorherzusagen. Dies ermöglicht vorbeugende Maßnahmen, statt unter Betriebsunterbrechungen zu leiden.

Pumpensysteme sollten in das SCADA-System der Industrie integriert sein und folgende Funktionen bieten:

• Verschleißüberwachung
• Vibrationsanalyse
• Leistungsüberwachung
• Druck- und Durchflussanalyse
• Verteilungsnetzparameter

Ebenso sollte die Steuerung ordnungsgemäß organisiert sein. Entweder wird ein geeigneter Schrank gepflegt, der straffe elektrische Steuerung bietet, oder ein Frontend-HMI wird verwendet, das alle Schaltgeräte über eine SPS/PAS steuert.

Passende Pumpen

Die Effizienz einer Pumpe verschlechtert sich während ihrer Lebensdauer um 10–25 %. Einige argumentieren, dass der Effizienzverlust zeitbedingt unvermeidbar ist, doch Branchenexperten weisen darauf hin, dass die nachlassende Leistung stark durch die Diskrepanz zwischen Pumpenkapazität und Betrieb beeinflusst wird.

Heutzutage sind diverse Pumpen mit spezifischem Druckkopf und Durchflusskapazität verfügbar. Die Wahl der richtigen Pumpe ermöglicht eine Senkung der Betriebskosten und höhere Effizienz langfristig.

Pumpendimensionierung ist ein weiteres Problem. Wird eine Pumpe unter gedrosselten Bedingungen betrieben, ist sie möglicherweise falsch dimensioniert. Dasselbe gilt für den Durchfluss. Wenn der Durchfluss mehr als 30 % vom optimalen Wirkungsgradpunkt abweicht, liegt eine Kapazitätsdiskrepanz vor. Sind Pumpen überdimensioniert, kann die Drehzahl durch einen langsameren Motor oder ein Getriebe reduziert werden, was jedoch häufige Ausfälle und Wartung nach sich zieht. Die Korrektur der Pumpengröße kann 15–25 % Stromverbrauch einsparen und sollte daher mit großer Sorgfalt durchgeführt werden.

Zudem sollten mehrere Pumpen für variable Lasten genutzt werden. Das mag kapitalintensiv klingen, ist aber kosteneffektiver und energieeffizienter.

Verstellbare Antriebe (ASD)

Energieverbrauch für Pumpen steht in direktem Verhältnis zum Kubik des Durchflusses. ASDs (Adjustable Speed Drives) helfen Industrien, ihre Lastanforderungen präzise anzupassen, was zu höherer Effizienz führt. Die Installation von ASDs kann Produktivität deutlich steigern und Verschleiß reduzieren. Die Amortisation erfolgt in viel kürzerer Zeit, da zukünftige Wartungskosten entfallen.

Sofern die Pumpenkennlinien nicht flach sind, macht eine 10 %-ige Durchflussregelung durch ASDs 20 % Einsparung bei den Pumpen aus.

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