Referenz
Halbierte Stromkosten bei gleichzeitiger Leistungssteigerung dank intelligenter Pumpen und Energieoptimierung
Wer auf dem Weg zur Nachhaltigkeit weiterkommen will, muss bei den Hilfsprozessen hinsehen: Kunststoffrohrspezialist Hewing bringt eine neue Produktionslinie an den Start und benötigt mehr Kühlwasser als bisher. Aber bedeutet das auch einen höheren Energieeinsatz? Nicht unbedingt: Mit Energieoptimierung und intelligenten Pumpen stecken noch erhebliche Effizienzpotenziale in der Fluidik. Lesen Sie, wie Hewing zu einer effizienten Pumpenlösung kam, die sich innerhalb weniger als drei Jahren bezahlt macht und Geldbeutel sowie Umwelt schont.
Wer produzieren will, muss Einsatz bringen. So erwartet Kunststoffrohrspezialist Hewing im Zuge einer Produktionserweiterung einen erhöhten Kühlwasserbedarf. Anstelle die beiden verbauten ungeregelten Kreiselpumpen einfach durch ein drittes Aggregat zu ergänzen, holte sich der Anlagenbetreiber den Grundfos-Industriepartner und Pumpenspezialisten Hermann Reckers GmbH & Co. KG ins Boot. Gemeinsam wurde gecheckt, auditiert und ein erhebliches Effizienzpotenzial festgestellt.
Die Situation
Bisher nutzten die Rohrfertiger zwei ältere, ungeregelte Kreiselpumpen, um das Kühlwasser im Umlauf zu halten. Dieses System, seit über zehn Jahren mehr oder weniger erfolgreich im Einsatz, kam schon während des Vollastbetriebs an seine Grenzen. Kaum vorstellbar, dass damit die prognostizierten Mehrbedarfe abzudecken gewesen wären.
„Die neue Produktion brauchte laut Anlagenbauer zusätzlich zehn Kubikmeter pro Stunde“, erklärt Artur Pletz, Vertriebsleiter bei Reckers. Branchenverbände wie Europump gehen davon aus, dass rund 20 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs auf das Konto von Pumpenantrieben gehen[1]. Anders ausgedrückt: Jedes fünfte Kraftwerk weltweit läuft nur, um Pumpen anzutreiben.
Auf Herz und Nieren: Beim Pump Audit werden echte Betriebsdaten mittels Clamp-on-Sensoren erfasst.
„Mit effizienten Pumpenlösungen können wir knapp 60 Prozent der Energie gegenüber dem Status quo einsparen. Und da sind Wartung, Instandhaltung und Co. noch gar nicht mitberücksichtigt.“
Die Lösung
Die gute Nachricht: Es gibt erhebliche Effizienzpotenziale in der Fluidik. Die Ursachen reichen von einer veralteten Technik über die fehlerhafte Dimensionierung bis zu einer falschen Auslegung. Eine Kardinalsünde: Die Verwendung ungeregelter Pumpen, also solcher, die nur „Ein” oder „Aus” geschaltet werden können. Diese Aggregate sind konstruktiv einfach und vergleichsweise billig, können sich aber nicht an die Betriebsbedingungen anpassen. Besser sind intelligente und geregelte Pumpen, bei denen die Motordrehzahl gesteuert werden kann. Zusammen mit intelligenten Steuerungen wie der Grundfos Control MPC können sogar einzelne Aggregate zu- und abgeschaltet werden, um den energetisch und damit ökologisch wie ökonomisch optimalen Betrieb zu ermöglichen.
Es lohnt sich also, bei Pumpen hinzusehen. Aber wo verbergen sich die Einsparpotenziale? Energy Check und Energy Audit heißen die Bausteine, mit denen Grundfos Betreiber wie Hewing am Pumpen-Knowhow teilhaben lässt: Zunächst verglichen Experten von Grundfos und Reckers die Pumpendaten auf dem Typenschild (wie Förderhöhe und -Strom sowie der Motoren-Nennleistung) mit Betriebsparametern wie Betriebsdauer, Alter und den Prozessanforderungen. Daraus berechnete Grundfos mögliche Einsparpotenziale. „Wir haben den Bestand aufgenommen und dabei erste Schwachstellen aufgedeckt, aber auch festgestellt: Die Daten des Anlagenbauers passen nicht zu der Situation in der Anlage“, erklärt Pletz.
Also folgte in einem zweiten Schritt das Energy Audit, in dem Pumpen auf Herz und Nieren geprüft werden. Dabei wurden Betriebsdaten wie Druck, Durchfluss und Leistung über einen typischen Dreischichtbetrieb erfasst, so dass eine Aussage über übliche Verbrauchs- und Bedarfskurven möglich war. Auf diese Weise wurde nicht nur das Lastprofil bestimmt, sondern auch das Einsparpotenzial für jede Pumpe ermittelt. Konkrete Vorschläge für ein optimiertes Pumpensystem gehörten ebenfalls dazu: „Das Energy Audit berücksichtigt auch Rohrleitungsverluste, die bei der Messung miterfasst werden und zu einem Gesamtbild der Anlage beitragen”, erklärt Grundfos-Vertriebsingenieur Jürgen Wiese.
„Der Kunde fragt immer ‚Was kostet eine Investition und was bringt sie?‘“, weiß Artur Pletz. Hier zeigt sich das ganze Potenzial der Energieoptimierung: Wer alte, ungeregelte Pumpen gegen intelligente, vernetzte und drehzahlgeregelte tauscht, hat häufig innerhalb von wenigen Jahren die Anschaffungskosten wieder hereingeholt, so Pletz- Immerhin entfallen bei Pumpen rund 95 Prozent der Lebenszykluskosten auf den Energiebedarf und die Instandhaltung, wie der Pumpenexperte betont-
Das Ergebnis
Mit einer Kombination aus vier intelligenten CRE 32-2-Kreiselpumpen und einer Grundfos MPC-Pumpensteuerung konnte die Leistung gesteigert und zugleich Energiebedarf, Wartungsaufwände und nicht zuletzt die Emissionen deutlich gesenkt werden. Dabei stellen je drei Aggregate die Hauptversorgung sicher, dass vierte wird als Reserve für zusätzliche Betriebssicherheit vorgehalten. Auf diese Weise ist eine sichere, zuverlässige und effiziente Förderung von rund 110 m3/h bei 2,5 bar mit eingebauter Redundanz möglich. Dadurch, dass die Pumpen in einer alten Druckerhöhungsanlage mit gleichen Anschlussdurchmessern eingebaut werden konnten, konnte die installierte Edelstahlverrohrung weiter genutzt werden.
„Mit effizienten Pumpen können wir knapp 60 Prozent Energie gegenüber dem Status quo einsparen“, erklärt Artur Pletz. Diese Energie – immerhin rund 64.746 kWh – entsprechen einer Stromrechnung von über 14.000 Euro, erklärt der Pumpenfachmachmann[2]. „Und da sind Wartung, Instandhaltung und Co. noch gar nicht mitberücksichtigt.“
Trotz der Investitionskosten für insgesamt vier Pumpen und eine neue Steuerung amortisieren sich die Ausgaben schon nach nicht einmal drei Jahren. Dazu kommen jährliche CO2-Einsparungen von rund 27 Tonnen, erklären die Projektverantwortlichen bei Reckers – mehr als das Doppelte der 10,3 Tonnen, die das Umweltbundesamt für den durchschnittlichen deutsche Bundesbürger veranschlagt[3].
Das ist nicht nur für Firmen wie Grundfos, die sich der Science-Based-Targets Initiative (SBTi) angeschlossen haben, ein echtes Plus. Denn die Organisationen, die sich im Rahmen dieser Initiative konkrete Emissionsziele gegeben haben, wollen nicht nur weniger fossile Energie und Rohstoffe verbrauchen – Sie müssen auch den Klima-Fußabdruck ihrer Produkte und Dienstleistungen genauso wie den ihrer Vorprodukte unter die Lupe nehmen. Diese Scope-2 und -3 Emissionen machen einen nicht unerheblichen Teil der Ökobilanz einer Organisation aus – wenn intelligente Pumpen hier sparen helfen, bringt das Ausrüster wie Betreiber ihren Klimazielen ein gutes Stück näher. Es steckt eben viel drin in der Fluidik – oder, wie es der Grundfos-Unternehmensclaim ausdrückt „Possibility in Every Drop”.
Grundfos Industriepartner Reckers konnte nach einem kombinierten Energy Check und Energy Audit eine energieoptimierte Systemlösung aus geregelten Kreiselpumpen und intelligenter Pumpensteuerung planen und installieren. Dazu gehören:
- Insgesamt vier intelligente CRE 32-2-Kreiselpumpen
- Pumpensteuerung Grundfos Control MPC
- Energy Check/Energy Audit
- Systemengineering unter Berücksichtigung der Wasserkonditionierung
[1] Quelle: PUMP LIFE CYCLE COSTS: A GUIDE TO LCC ANALYSIS FOR PUMPING SYSTEMS; https://www.europump.net/files/Publications/Guides/LCC_Executive_Summary.pdf
[2] Projektbericht Optimierung Kühlwasserversorgung bei Hewing GmbH der Firma Hermann Reckers GmbH & Co. KG
[3] Druchschnittlicher CO2-Fußabdruck pro Kopf in Deutschland; Umweltbundesamt 2024. https://www.umweltbundesamt.de/bild/durchschnittlicher-co2-fussabdruck-pro-kopf-in