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Maßnahme

Austausch von Pumpen

Der Betrieb bei mittlerem Durchfluss kann den Wirkungsgrad der Pumpe um 20 oder 30 % gegenüber dem optimalen Betriebspunkt verringern. (Gear@SME PUMP-06)

Auf einen Blick

Themenkategorie
Energieeffizienz
Bundesland
Bundesweit
Umsetzungszeitraum
Kurzfristig (bis 2 Monate)
Investitionsaufwand
Mittel
  • Pumpen und Antriebe

Beschreibung

In vielen Pumpsystemen arbeiten die Pumpen nicht in einem optimalen Betriebspunkt, was zu einem geringen Wirkungsgrad führt. Die Gründe dafür sind:

  • sehr grobe Schätzung des Druckabfalls im Netz,
  • Hinzufügen von Sicherheitsmargen (Überdimensionierungseffekt),
  • Entwicklung des Nutzerbedarfs oder des Netzes im Laufe der Zeit.

Das Problem ist, dass der Wirkungsgrad von Pumpen sehr empfindlich auf den Betriebspunkt reagiert. Anders als bei Motoren sinkt der Wirkungsgrad sehr schnell, wenn man sich vom Nennpunkt entfernt. (GEAR@SME PUMP-06)

Empfehlung zur Optimierung

Wie aus dem Beispiel (Anhang) ersichtlich ist, liegt der Wirkungsgrad im realen Betriebspunkt bei etwa 64 % statt bei 80 % im Nennpunkt. Wenn der Bedarf konstant ist (Q1-Wert), kann eine neue Pumpe für diesen Durchfluss skaliert werden. Je nach tatsächlich benötigtem Druck wird die neue Pumpe für den Betrieb mit Durchflusswerten von Q1 und Δp1 oder Q1 und Δp2 ausgelegt, wobei der tatsächliche Betriebspunkt nicht verändert wird. In diesem Fall ist die Energieeinsparung von 22 % auf einen besseren Wirkungsgrad der Pumpe zurückzuführen. Ein zusätzlicher Gewinn wäre erzielt worden, wenn der erforderliche Druck Δp2 wäre.

WirtschaftlichkeitDie durchschnittlichen Kosten für den Austausch einer Pumpe betragen 500 – 1.500 EUR, je nach Pumpentyp, Leistung, Hersteller und System.
EnergieeinsparungenBis zu 30 %
Wirtschaftliche EinsparungenEinsparungen bei den Wartungskosten und durch mögliche Energieeinsparungen (30 %).
Durchschnittliche Amortisationszeit< 3 Jahre
EmissionenDiese Maßnahme ist mit keinen weiteren Emissionen verbunden.
Nicht-Energievorteile (Mehrfachnutzen)Vorteile für die Umwelt
ReplizierbarkeitMittel

Praxisbeispiel

Pumpenersatz, industrielle Molkerei (Schweiz, 2018)

  • Ausgangssituation: Prozesskühlwasser in einer Industriemolkerei. Aufgrund eines viel geringeren realen Netzdruckabfalls als berechnet, liegt der reale Betriebspunkt weit rechts vom Sollpunkt. Um einen viel zu hohen Durchfluss zu vermeiden, wird die Pumpendrehzahl gesenkt. Der Wirkungsgrad ist dennoch sehr schlecht (30% Gesamtwirkungsgrad).
  • Beschreibung der Maßnahme: Es wurde eine neue Pumpe mit korrektem Design sowie ein IE4-Motor eingebaut. Aufgrund des ständigen Bedarfs wurde der Umrichter durch einen Softstart ersetzt. Der Gesamtwirkungsgrad erreicht nun 75%.
  • Investitionskosten: 12.000 EUR
  • Amortisationszeit: 2,9 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.
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Datum

Zuletzt geändert am 11. Oktober 2023

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