Energie-Effizienz im Kosten-Fokus
Überlegungen zur Optimierung von Netzwerken
Industriepumpen und -kompressoren sind energiehungrig. Diesen Hunger zu stillen ist die aktuelle Herausforderung der Aggregatehersteller. Die zur Verfügung stehenden Methoden: Dimensionierung, Regelung und Materialien.
Die Praxis zeigt, dass gerade in Bestandsanlagen noch erhebliche Sparpotenziale schlummern. Bei in Teillast betriebenen Pumpen, so der Spezialist Grundfos, spart der Einsatz von Drehzahl-geregelten Hocheffizienz-EFF-1-Motoren beispielsweise bis zu 50% Energie ein.
 |
|
Pumpen und Kompressoren sind Energiefresser, wenn sie nicht den neuesten Erfordernissen entsprechen. Investitionen in diesem Bereich amortisieren sich meist schneller als man denkt. |
Die größten Energiereserven in Chemieanlagen liegen nicht etwa in den Kernprozessen, sondern, so eine Studie des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI), mit etwa 2/3 in den Nebenprozessen.
In der Prozessindustrie entfallen die Energieverbräuche zu 30 % auf Pumpen, 14% auf Ventilatoren und 10% auf Druckluftkreisläufe. Hier sollte der Energiesparansatz greifen.
Je leistungsfähiger die in einer Anlage eingesetzten Aggregate sind, desto eher besteht Handlungsbedarf mit Aussicht auf Erfolg. Viele Anlagenbetreiber scheuen aus Kostengründen die Erneuerung von Anlagenkomponenten. Doch gerade jetzt, wo die Anlagenauslastung einen Stillstand eher verkraftet als bei voller Auslastung, sollte ernsthaft darüber nachgedacht werden.
Da Strom immer teuerer wird ist die Investition in neue Anlagenkomponenten sinnvoll. Auch die Gesellschaft für chemische Technik und Biotechnologie e.V. sieht dies so: „Heute geht es darum, das Optimum aus einer Anlage herauszuholen und das gelingt nur, wenn man in der Lage ist, die Prozesse optimal zu regeln und die Stillstandszeiten zu reduzieren." Die Erfahrungen des Verbandes zeigen, dass die Amortisationsdauer neuer Komponenten oftmals nur zwischen zwei und 12 Monaten liegt.
Professor Dr. Ing. Alexander Verl von der Universität Stuttgart sieht das Energiecontrolling als nützliches Werkzeug: „Lange Zeit wurden die Energiekosten nicht verfolgt. Inzischen will man wissen, wieviel Energie in welchen Prozessen oder Abteilungen verbraucht wird. Mit der Zuordnung zu Kostenstellen wird es schon viel spannender, und die Verantwortlichen sind gezwungen, sich Gedanken zu machen." Auch der Einkauf ist hierzu gefordert und sollte Anregungen geben.
Ein weiterer Grund für Neuinvestitionen ist der Umweltschutzgedanke, dem sich ja viele Firmen verpflichtet fühlen. Das umweltpolitische Ziel ist bekannt: Bis 2020 sollen die Emissionen von Kohlendioxid um 40% gesenkt werden. Das geht nicht ohne die Effizienz von Pumpen und Kompressoren anzuheben.
Nicht zuletzt bieten neue Anlagenkomponenten die Chance, eine höhere Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer zu erhalten. Die Haupt- und Nebenprozesse in der Industrie sollen Energie-Einsparpotenziale von 30 bis 70% bieten. Dazu gehören beispielsweise Maßnahmen wie der Einbau von Drehzahlreglern in Pumpen, Kompressoren und Lüfter. Das Stichwort heißt ‚bedarfsgesteuerte Regelung‘.
Wichtige Werkzeuge sind dabei Sensoren, die mit ihren Messdaten die genauen Verbräuche aber auch exakte Temperaturporfile oder exakte Durchflüsse liefern. Auf der Messdatenbasis können mit einem sorgfältigen Monitoring Maßnahmen für einen bessere Energie-Effizienz festgelegt werden. Sensoren sollen die Daten möglichst in Echtzeit aus allen Anlagenteilen rückwirkungsfrei übertragen. Gleichzeitig sollen sie robust, also möglichst ohne Kalibrierung und Wartung, sowie unbeeindruckt von Softwarewechseln über lange Zeit funktionieren.
Die aktuelle Herausforderung an die Regeltechnik heißt wireless, also kabellose Datenübertragung mit höchster Sicherheit. Da erste Raffinerien bereits mit wirelesse gesteuert werden, scheint die Skepsis mancher Anlagenbetreiber gegenüber dieser Technologie eher unbegründet zu sein. Die Kostenvorteile jedenfalls sind enorm.
Die ernstzunehmenden Pumpen- und Kompressorenhersteller bieten für eine ganze Reihe von Branchen Speziallösungen an. Sie sind nach neuesten Erkenntnisssen konstruiert und Berechnungen belegen deren Vorteile. Für höchste Anforderungen stehen beispielsweise Laufräder aus Bronze oder Edelstahl zur Verfügung. In manchen Bereichen der Lebensmittelindustrie wird auch Spezialkunststoff verwandt. Ein deutliches Augenmerk verdient die Auswuchtqualität der Pumpe und der Peripherie, um das Verschleißverhalten zu minimieren. Auch glatte Aluminiumgehäuse an Pumpen finden Zuspruch in der Lebensmittelindustrie.
Für die Auswahl des richtigen Pumpentyps spielen die Eigenschaften des zu bewegenden Mediums eine große Rolle. Zudem sind die Parameter Volumenstrom und Druck zu beachten. Ebenso spielen Faktoren wie Temperatur, Feststoffgehalt, Aggressivität oder Toxität des Transportmediums eine Rolle. Pumpen und Verdichter werden nach ihrem Funktionsprinzip in zwei wesentliche Hauptgruppen unterteilt. Verdrängerpumpen sind in der Regel selbstsaugend. Es kann zwischen Konstant- und Verstellpumpen gewählt werden.
In Kreisel- oder Strömungspumpen wird die Energieübertragung auf das zu fördernde Medium durch strömungsmechanische Vorgänge bewirkt.
In einem praktischen Beispiel an einem Brauchwassersystem mit drei Pumpen konnte durch den Dienstleister Chemserv durch Umbau mit Frequenzumrichter auf Zweipumpenbetrieb umgestellt werden und eine Energiekosteneinsparung von 12 000 Euro pro Jahr sowie eine Instanhaltungskostenermässigung von 3 500 Euro per anno erreicht werden. Dem standen 45 000 Euro Optimierungskosten gegenüber, so dass sich eine Amortisationszeit von unter drei Jahren ergab.
Als Fazit belibt: Elektische Pumpen und Kompressoren bieten Einsparpotenzial, und eine Energie-Effizienz-Bestandsaufnahme sollte durchgeführt werden. woi
Pumpeneffizienz steigern
Die Steigerung von Pumpen-Effizienz hat zwei Effekte, die in jedem Falle nützlich sind: Sie dienen dem Umweltgedanken, das kann in Nachhaltigkeitsberichten erwähnt werden und sparen teuere Energie. Beide Effekte sind für jeden Betrieb in dem Pumpen und Kompressoren betrieben werden, äußerst sinnvoll.
Energie-Effizienz
Stellhebel an Pumpen und Kompressoren
Untersuchen Sie die Enegieverbraucher in Ihrer Anlage. Stellen Sie, zusammen mit Fachleuten, fest, welche Einsparungen möglich sind und berechnen die Amortisationszeit. Lassen Sie sich über Regel- und Feinsteurungsmöglichkeiten und moderne Messtechnik ausgiebig informieren. Sie sollten nicht zurückschrecken die Investition in neue Technik zu wagen. Scheuen Sie auch nicht vor wireless Möglichkeiten. Insbesondere bei schwieriger Topographie und langen Wegen können hier deutliche Einsparungen erreicht werden. Die Sensorik kann heute viel genauer regeln als noch vor einigen Jahren. Temperaturprofile beispielsweise lassen sich sehr präzise abgleichen und die Anlage noch abgas- und verbauchsärmer steuern. Beachten Sie unsere Checkliste.
