Hocheffiziente Elektromotoren und -pumpen brauchen viel weniger Strom als ihre Vorgängermodelle. Bei vielen Betriebsstunden lohnt es sich finanziell, alte durch neue Apparate zu ersetzen.
Lüftung, Kühlung, Heizung, Bewässerung aber auch Gabelstapler oder Abpackmaschine: Ohne Elektromotoren und -pumpen läuft im modernen Gemüsebau nichts. Pumpen verbrauchen alleine zehn Prozent aller elektrischen Energie weltweit, in Industriebetrieben liegt der Anteil noch höher. Fachleute gehen davon aus, dass mit der Umstellung auf hocheffiziente Elektromotoren und Pumpen fünf Prozent der weltweiten Energie eingespart werden könnte. In alten Motoren und Pumpen schlummert also viel Einsparpotenzial. Doch lohnt es sich auch finanziell, alte durch neue zu ersetzen?
Ab 4000 Betriebsstunden lohnt es sich
Der Wirkungsgrad eines Motors ist definiert durch die zugeführte elektrische und der abgegeben mechanischen Leistung. Dazwischen entstehen Verluste unter anderem durch Reibung. Durch eine gute Wartung – zum Beispiel der Lagerschmierung oder dem Reinigen verschmutzter Teile –, könnten selbst in älteren Anlagen bis zu zehn Prozent der Stromkosten eingespart werden. Elektromotoren der neusten Generation haben heute Wirkungsgrade von 95 Prozent. Der Schweizerische Verband der Elektromaschinenbaufirmen (SEMA) empfiehlt, ab 4000 Betriebsstunden pro Jahr konsequent auf neue IE3-Motoren zu setzen. IE3 steht für die Norm der Wirkungsgradklasse «premium», IE2 für «hoch» und IE1 für «Standard». In der Schweiz dürfen seit 2011 nur noch IE2-Motoren in Betrieb gesetzt werden. Im Vergleich zu älteren Standardmotoren können die Energieverluste mit IE3-Motoren um 40 Prozent gesenkt werden.
Geregelte Pumpen einsetzen
Pumpen sollten in Abhängigkeit von Förderstrom, Druck, Drehzahl oder Ansaugbedingungen richtig ausgelegt werden und nicht überdimensioniert sein. Im Gegensatz zu älteren Modellen stehen heute geregelte Pumpen zur Verfügung. Bei einer Bewässerungsanlagen heisst das beispielsweise, dass die Pumpe druck- und mengenbezogen die Drehzahl jeweils automatisch regelt. Wenn weniger Wasser gebraucht wird, sinkt der Stromverbrauch linear. Bei ungeregelten Pumpen hingegen laufen sie unabhängig vom Bedarf auf der maximalen Drehzahl weiter und verschwenden so unnötig Energie. Weitere Energiefresser an Pumpen sind die Abdichtungen der Welle im rückwärtigen Teil des Pumpengehäuses: Mit Sperrwasserfreien Gleitringdichtungen anstatt Stopfbuchspackung lässt sich hier viel Strom und Geld sparen.
Pumpe und Anlage abstimmen
Nur ein gutes Zusammenwirken zwischen Pumpe und Anlage garantiert die effiziente Verwendung von Strom. Das System sollte auf dem Betriebspunkt fahren, also dort wo sich Förderstrom und Förderhöhe mit der passenden Drehzahl einstellen oder sich die Anlagekennlinie und die Pumpenkennlinie schneiden. Aus energetischer Sicht von Vorteil ist hier, wenn hier bei der Pumpenkennlinie «herumgeschraubt» wird, beispielsweise mit der Änderung des Aussendurchmessers des Laufrades oder der Drehzahlsteuerung.
Grundsätzlich bieten sich bei jeder Anlage beträchtliche Energieeinsparpotentiale an, bei alten liegen sie aber höher als bei neuen. Fachleute erkennen sehr schnell, welche Investitionen sich auch finanziell lohnen. Es dürften mehr sein, als viele Gemüseproduzenten denken.
Interview:
Daniel Bandemehr: Wo schlummern auf einem Gemüsebaubetrieb die grössten Stromeinsparpotentiale?
Auf der Antriebsseite wurde in den letzten Jahren viel getan um die Effizienz zu verbessern. Trotzdem liegt das grösste Potenzial bei den Pumpen. Ein ungünstiger Betrieb der Pumpe in einer Anlage (z.B. Steuerung der Fördermenge über Androsselung) kann sehr viel Energie vernichten. Eine Drehzahlregelung mit einem Frequenz-umrichter bietet in vielen Fällen eine optimale Lösung. Ein Drucksensor als Eingangssignal für den Frequenzumrichter sorgt dafür, dass immer ein konstanter Druck im System gehalten wird. Ändert sich der Bedarf, wird die Drehzahl und somit der Druck entsprechend angepasst. Neben der Energieersparnis wird die Pumpe im Bereich der besten Effizienz mechanisch am wenigsten belastet. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Pumpe aus.
Wann macht es Sinn alte Motoren oder Pumpen durch neue zu ersetzen?
Grundsätzlich bei allen Pumpen, die direkt am Netz betrieben werden und bei denen die Fördermengen/Förderdrücke aufgrund verschiedener Abnahmestellen ändern. Ein Wechsel auf Frequenzumrichterbetrieb bedingt auch ein Wechsel auf einen neuen Motor, der mit Kaltleiterschutz ausgerüstet ist.
Wie findet der Gemüseproduzent heraus, wo er Strom sparen könnte?
Mit einer kostenlosen Grobanalyse an der Anlage vor Ort klären wir das mögliche Energieeinsparpotenzial. In einem Erstgespräch bzw. Betriebsrundgang werden die Daten der Pumpen erfasst. Ein Bericht über mögliche Potentiale hilft dabei, die Prioritäten zu definieren.
Daniel Bandemehr ist Pumpenfachingenieur TU bei der schubag AG in Steckborn.
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