P&A: Herr Prof. Schlücker, die maximalen Wirkungsgrade von Kreiselpumpen liegen bei 80 Prozent. Erreicht werden im Einsatz in der Industrie dennoch oft nur um die 10 Prozent. Wie erklären Sie diese Differenz?
Schlücker: Die Anlagenplanung handelt vielfach energietechnisch nicht zielorientiert. Anlagen werden meist mit großen Sicherheitsreserven gebaut, die Pumpen dabei oft überdimensioniert und immer häufiger werden geregelte Prozesse gefahren. Wenn man aber beispielsweise auf 50 Prozent herunter regeln will, laufen Kreiselpumpen mit sehr niederen Wirkungsgraden. Dann sind sie nicht mehr optimal ausgelastet und weit entfernt von ihrem optimalen Betriebspunkt. Das gilt besonders bei kleinen Kreiselpumpen.Das heißt, das Problem liegt nicht in der Charakteristik der Pumpen, sondern im Einsatz?
Genau. Ein weiteres Problem ist, dass Pumpen gern nur als Druckerhöhungspunkte in einer Anlage betrachtet werden. Bei Gesprächen mit Anlagenbauern habe ich auch festgestellt, dass die Fachkompetenz abnimmt, was die Auswahl der Pumpen betrifft. Die ganze Welt der Verdrängerpumpen spielt bei den Grundgedanken fast keine Rolle. Erst bei speziellen Anforderungen – zum Beispiel hohe Viskosität, höherer Druck, Dosiergenauigkeit – denkt man auch an andere Maschinen. Ich bin der Meinung, man müsste in der Auswahl mehr Flexibilität und Kenntnis zeigen. Bei Verdrängerpumpen geht bei Drehzahlverstellung die Kennlinie nahezu linear mit. Der Wirkungsgrad wäre somit bei der Hälfte des optimalen Förderstroms immer noch sehr gut.
Initiativen wie das Motor-Challenge-Programm weisen auf die Probleme hin. Der Leitfaden des Programms betont, dass Pumpensysteme 25 Prozent des weltweiten Energiebedarfs ausmachen...
Das Programm ist gut, es bringt aber nur etwas, wenn die Pumpe auch gleichzeitig in einem optimalen Bereich gefahren wird. Vier Prozent bei einem Elektromotor zu gewinnen, gleichzeitig aber einen Verlust von 20 bis 30 Prozent bei der Pumpe zu akzeptieren, ergibt wenig Sinn.
Ein ganzheitlicher Ansatz wäre von Nöten?
Ja, man muss die Gesamtheit im Blick behalten. Im letzten Jahr habe ich eine Anlage besichtigt, in die ein Druckhalteventil in eine Leitung eingebaut wurde. Dieses Ventil hat über 20bar Druckverlust produziert – mangelnde Sensibilität, die sehr viel Energie kostet! Ganzheitlich bedeutet in diesem Zusammenhang: die gesamte Anlage und alle Komponenten betrachten.
Was ist Ihre Empfehlung? Was sollten Pumpenhersteller tun?
Meine Theorie, die ich in meinen Untersuchungen mehr und mehr bestätigt sehe, ist: Man hat zwar immer mehr Maschinen, die Geräte zur Störungsfrüherkennung integriert haben. Die Maschinen überprüfen aber nur, ob die Pumpe kaputt geht. Ich frage:Warumgeht die Pumpe kaputt? Dann bin ich schnell bei der Dynamik im System. Würde die Pumpe einfach kaputt gehen, wäre sie falsch konstruiert. Wenn aber das System mit einer bestimmten Dynamik reagiert, wirkt diese auf die Pumpe zurück und steigert ihre Schadenswahrscheinlichkeit. Deswegen brauchen wir Systemberater und echte Störungsfrüherkennung, die überprüft, was im System passiert und wie sich die Pumpe aufgrund der Systemeinflüsse verhält.
Also muss man mehrere Variablen im Blick behalten?
Ich denke, man muss das System und seine Dynamik in den Fokus rücken. Ich habe rotierende Rotationskolbenpumpen erlebt, die angeblich nicht pulsieren. Tatsächlich haben wir Pulsationsspitzen gemessen, die jedes Lager zerstören müssten. Das passiert immer in Wechselwirkung mit dem System – dieser Aspekt wird heutzutage kaum betrachtet. Notwendig ist eine system- und prozessorientierte Betrachtung der Pumpe.
Sehen Sie auch technologische Möglichkeiten der Effizienzsteigerung?
In Sachen Energieeffizienz sind sehr gute Technologien auf dem Markt. Es gibt nur noch wenig Verbesserungspotenzial. Das Problem ist meines Erachtens aber: Die Technologien sind da, sie werden nur nicht richtig eingesetzt oder verwendet. Der Fehler wird eindeutig in der Anwendung gemacht.
Müsste der Anwender seine Verantwortung deutlicher vor Augen geführt bekommen?
Ja, das wäre ein wichtiges Element. Meinen Studenten sage ich immer: Wenn man alle Pumpen, die es in Deutschland gibt, auf ein vertretbares Maß von Wirkungsgrad anheben würde, könnte man ein Kraftwerk abschalten.
Meinen Sie denn, die Einstellung der Anwender wandelt sich?
Bei den Diskussionen, die ich mitbekommen habe, geht es eher um Kostensenkung und Vorstrukturierung von Anlagenelementen. Der Energiebedarf der Pumpen spielt bisher keine große Rolle.
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