Optimierung der Steuerung von Pumpen
Auf einen Blick
Energieeffizienz
Bundesweit
Kurzfristig (bis 2 Monate)
Gering
Beschreibung
In vielen Fällen wird die Durchflussmenge mechanisch gesteuert:
Eine solche Situation führt zu Ineffizienz, verursacht durch:
(Gear@SME PUMP-01)
Empfehlung zur Optimierung
Optimierung durch Drosselung
In beiden Fällen ermöglicht das Vorhandensein eines Ventils die Einstellung des Durchflusses, um die Druckverluste im Kreislauf zu erhöhen. Diese Art der Ventileinstellung ist ineffizient:
- Die Reduzierung des Durchflusses entsprechend den Eigenschaften der Pumpe erzeugt einen unnötig hohen Druck.
- Der Wirkungsgrad der Pumpe wird von 80 % auf 60 % reduziert.
Optimierung durch Drehzahlregelung (Frequenzumrichter)
Die (in der Praxis sehr verbreitete) Proportionalregelung folgt einer Regelstrecke, die es ermöglicht, die Versorgungsfrequenz der Pumpe zu variieren, so dass die Drehzahl des Pumpsystems und damit der Durchfluss variiert und angepasst werden können.
Bewertung von Optimierungsmaßnahmen
| Relevante technische Überlegungen | Die Auswahl und Installation eines Frequenzumrichters liegen in der Verantwortung von Fachleuten. Der Einbau eines Frequenzumrichters muss korrekt erfolgen. Es ist wichtig, das elektrische Netz nicht mit Oberwellen zu belasten und den Motor nicht zu stören. |
| Wirtschaftlichkeit | Einzelkosten von Frequenzumrichtern: 350 – 1.500 EUR |
| Energieeinsparungen | Der Vorteil einer Optimierung auf der Grundlage eines Frequenzumrichters kann sehr hoch sein (bis zu 75 % Energieeinsparung). In diesem Fall kann das Affinitätsgesetz angewendet werden (das Verhältnis von Durchfluss und Energie ist fast kubisch). |
| Wirtschaftliche Einsparungen | Die wirtschaftlichen Einsparungen sind eng mit der Reduzierung des Stromverbrauchs verbunden. |
| Durchschnittliche Amortisationszeit | 3 Jahre |
| Emissionen | 0,434 kg CO2/kWhel, in Abhängigkeit vom Strommix (DE-Strommix 2022). |
| Vorteile für die Umwelt | Verringerung der CO2-Emissionen durch reduzierten Stromverbrauch. |
| Nicht-Energievorteile (Mehrfachnutzen) | Vorteile für die Umwelt |
| Replizierbarkeit | Hoch |
Praxisbeispiel
Installation eines Frequenzumrichters (Schweiz, 2019)
- Ausgangssituation: In einer Fabrik für Verpackungskarton liefert eine Gruppe von zwei Pumpen Wasser an einen Kessel. Die Zufuhr wird teilweise durch ein 3-Wege-Ventil gesteuert, das den Überschuss in den Tank zurückführt, wenn der Wasserstand im Kessel den oberen Schwellenwert erreicht. Dies bedeutet, dass ein erheblicher Teil des Durchflusses ständig in den Tank zurückfließt und dass der Druck zu hoch ist (aufgrund von Netzverlusten). Außerdem stoppen und starten die Pumpen sehr häufig (alle 3 Minuten). Mit Ausnahme des Kesselstarts am Montagmorgen ist die Pumpe falsch dimensioniert. Der Gesamtwirkungsgrad ist sehr niedrig.
- Beschreibung der Maßnahme: Einbau einer neuen Pumpe mit VSD (drehzahlgeregelte Pumpe). Die Pumpendrehzahl wird durch den Wasserstand im Kessel gesteuert. Keine Rückführung in den Tank. Bei Unterschreitung des minimalen Durchflusses (gemäß Pumpenspezifikation) schaltet die Pumpe ab.
- Investitionskosten: 17.000 EUR
- Amortisationszeit: 3,2 Jahre
Quellenangabe
Partner
Gear@SME
Die Maßnahmenbeschreibung stammt vom Projekt GEAR@SME. Das Projekt lief von 2020 bis 2023 und wurde durch das Horizon-2020-Programm der Europäischen Union gefördert. Zu den 10 Projektpartnern gehört u.a. die Berliner Energieagentur.Website öffnen
Datum
Zuletzt geändert am 23. September 2023Verwandte Artikel
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