Energieeinsparung in der Hydraulik um den Faktor 10

Wie lässt sich der elektrische Hilfsenergiebedarf hydraulischer Systeme in der Heizungs- und Kältetechnik senken ?

In seinem Buch „Faktor Vier” legt Prof. Ernst Ulrich von Weizsäcker eindrucksvoll dar, dass wir eine Effizienzsteigerung um den Faktor 4 brauchen, wenn wir bei einem sich weltweit verdoppelnden Nutzenergiebedarf den Verbrauch an Ressourcen mit all seinen Folgen halbieren wollen. Die Effizienzsteigerung um den Faktor 4 hält Weizsäcker zur Stabilisierung des ökologischen Gleichgewichts für zwingend erforderlich. Dies in der Praxis zu erreichen bedarf großer Anstrengung, ist aber aus technischer Sicht keine Utopie. Im Bereich der Hydraulischen Systeme ist eine Steigerung der Antriebseffizienz sogar um den Faktor 10 leicht möglich. Dies entspricht einem spezifischen Einsparpotential von 90 %, was sich zukünftig nicht nur auf den Geldbeutel sondern auch auf die Bewertung im Energiepass auswirken wird. Hinzu kommen nicht unbedeutende Einsparungen an thermischer Energie; speziell beim Einsatz von Brennwerttechnik, Wärmepumpen und Kältemaschinen.

VERSCHIEDENE ANSATZPUNKTE ZUM ENERGIEEINSPAREN IN DER HYDRAULIK

Für das Erlangen der hier angesprochenen Effizienzsteigerung um den Faktor 10 (oder mehr) ist es notwendig, das gesamte Hydrauliksystem in Augenschein zu nehmen und nicht nur einzelne Komponenten zu optimieren. Im Rahmen dieses Beitrages werden die Einsparpotentiale besprochen, die sich durch einen effizienten Antrieb der Pumpe, optimale Leistungsauslegung der Pumpe, eine geeignete Führungsgröße und Regelungsstrategie der Pumpe, Reduzierung von Strömungswiderständen und Volumenstrom, einen hydraulischen Abgleich sowie eine optimierte Auslegung der Regelventile ergeben. EFFIZIENTE PUMPEN Wenn von einer Energieeinsparung in der Hydraulik die Rede ist, denken die meisten zunächst an effiziente Antriebe. Hier hat sich in den zurückliegenden 15 Jahren einiges getan. Während der Wirkungsgrad (Pumpe samt elektrischem Antriebsmotor) unzähliger heute noch im Einsatz befindlicher Nassläufer-Standardpumpen meist bei maximal 10 % bis 15 % liegt, schaffen moderne Elektronikpumpen Wirkungsgrade von 30 % bis 35 %. Die neuesten Hocheffizienzpumpen mit Permanent-Magnet-Motoren erreichen im Bereich der Nassläuferpumpen Wirkungsgrade von über 50 %. Trotz deutlich höherer Anschaffungskosten der Hocheffizienzpumpen verkürzen sich die Amortisationszeiten mit steigenden Strompreisen zunehmend. Aufgrund der meist hohen Laufzeiten in der Heizungstechnik sind die Hocheffizienzpumpen mittlerweile selbst im kleinsten Leistungsbereich (6 Watt) wirtschaftlich. Da die Verbreitung dieser Pumpen aber noch sehr gering ist, lässt sich allein damit ein riesiges Einsparpotential erschließen. Gerade bei Anlagen im größeren Leistungsbereich (1000 kW thermisch, bzw. 50 m³/h) lässt sich durch den Einsatz von Trockenläuferpumpen (Wirkungsgrade bis zu 85 %) eine sehr wirtschaftliche Einsparung erreichen, die viel zu selten in Betracht gezogen wird.