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Mehr Effizienz für Pumpen und Kompressoren

| Autor / Redakteur: Gunther Krei, Elmar Lohkampff und Bernd Wittayer / Stefanie Michel

Pumpen und Kompressoren laufen häufig mit wechselnder Last und bieten deshalb ein großes Potenzial zur Energieeinsparung.
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Pumpen und Kompressoren laufen häufig mit wechselnder Last und bieten deshalb ein großes Potenzial zur Energieeinsparung. (Bild: iStock.com/YEG_Mkt)

Der Einsatz von Umrichtern in Pumpen und Kompressoren setzt sich durch, denn die elektronische Regelung der Motordrehzahl trägt dazu bei, Energie einzusparen. Die Voraussetzung dafür sind aufeinander abgestimmte Frequenzumrichter-Motor-Kombinationen.

Frequenzumrichter regeln elektronisch die Drehzahl von Asynchron- und Permanentmagnetmotoren. Anders als bei direkt am Netz betriebenen Motoren werden Moment- und Laststöße dadurch verhindert. Vielmehr starten und stoppen die Motoren sanft und stufenlos. Vergleichbar ist dieser Effekt mit dem Fahrverhalten von modernen Personenaufzügen. Diese werden in der Regel ebenfalls von Frequenzumrichtern angetrieben, wodurch sie sehr schonend und komfortabel beschleunigen und abbremsen.

Der Effekt für Pumpen und Kompressoren ist groß: Der gesamte Antriebsstrang mit Motor, Pumpe und Rohrleitungssystem wird geschont. Auf diese Weise reduziert die Drehzahlregelung den Materialverschleiß deutlich. Die Lebensdauer der Anlage verlängert sich, die Reparatur- und Wartungskosten gehen zurück. Auch der Energiebedarf sinkt gegenüber einer herkömmlichen Antriebslösung ohne Umrichter deutlich. Der Wirkungsgrad eines konventionellen Frequenzumrichters beträgt dabei durchschnittlich etwa 97 %. Das heißt, nur rund 3 % der theoretisch eingesparten Energie verbraucht der Umrichter für seinen eigenen Betrieb. Nicht zuletzt lässt sich der Betriebspunkt über eine Drehzahlregelung der Pumpe exakt an die jeweiligen Anlagenerfordernisse anpassen.

Große Effizienzpotenziale bei wechselnder Last

Große Effizienzpotenziale eröffnen Frequenzumrichter auch in Pumpen und Kompressoren, die mit wechselnder Last laufen. Zum Beispiel in hocheffizienten Kältekompressoren für energiesparende Heizsysteme in Einfamilienhäusern und Zweckgebäuden: Im Gegensatz zu herkömmlichen Kältekompressoren, die lediglich im Start-Stopp-Betrieb ein- oder ausgeschaltet werden können, lassen sich moderne Wärmepumpen mit einem Frequenzumrichter exakt bedarfsgerecht regeln. So kann die erforderliche Drehzahl beispielsweise auf die aktuellen Witterungsbedingungen reagieren.

Kaskadierte Pumpensysteme sind ebenfalls sehr gut für wechselnde Anforderungen geeignet. Mehrere kleine Pumpen decken dabei in Summe das maximal benötigte Fördervolumen ab. Bei niedrigerem Bedarf läuft nur eine Pumpe. Die anderen warten auf ihren Einsatz. Mit steigendem Volumenbedarf werden nach und nach die Stand-by-Pumpen aktiviert und hochgeregelt. Sinkt der Bedarf, stoppen die Pumpen sukzessive wieder. Dieses flexible Zu- und Abschalten erfolgt mit Frequenzumrichtern deutlich effizienter und materialschonender als ohne. Dasselbe gilt für umrichtergeregelte Vakuumpumpen, die teilweise mit sehr schnellen Lastwechseln konfrontiert sind.

Ergänzendes zum Thema
 
Praxisbeispiel: Kompakt-Frequenzumrichter in Vakuumpumpen
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