Aus für ineffiziente Pumpen

Obwohl Hocheffizienzpumpen einen um bis zu 90 % geringeren Stromverbrauch gegenüber ungeregelten Nassläufer-Umwälzpumpen aufweisen, sind sie in Neuinstallation und Pumpentausch noch längst nicht selbstverständlich geworden. Vermeintlich günstigere Standardmodelle lesen sich zwar auf der Rechnung des Installateurs wie ein Schnäppchen, das sich aber in den nächsten Jahren durch deutlich höhere Stromrechnungen rächen wird. Durch den unnötig hohen Stromverbrauch der technisch überholten, ineffizienten Pumpenbauweise der Standardmodelle wird die Umwelt belastet. Mit Hocheffizienzpumpen können die durch den Stromverbrauch der Standardmodelle entstehenden Kraftwerksemissionen deutlich vermindert werden.

Vor diesem Hintergrund will die EU-Kommission der Energieverschwendung in diesem Bereich schon bald einen Riegel vorschieben. Das Vorgehen entspricht dabei in etwa dem Glühlampenverbot. Eine neue EU-Verordnung sorgt dafür, dass ab dem 1. Januar 2013 nur noch besonders stromsparende Modelle in Verkehr gebracht werden dürfen. Hintergrund ist die Ökodesign-Richtlinie oder auch ErP-Richtlinie (siehe Infokasten), die die Europäische Union im Jahr 2005 auf den Weg gebracht hat. 2009 wurde diese nochmals überarbeitet. Sie setzt den Rahmen für Verordnungen für alle EU-Mitgliedsländer, um Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte vorzuschreiben. Die besonders strengen und zum 1. August 2015 weiter verschärften Grenzwerte für Nassläufer-Umwälzpumpen sollen dafür sorgen, dass über 90 % (Stand 2009) der heute auf dem Markt verfügbaren Modelle für Heizung und Klima in der gesamten Europäischen Union nicht mehr in Verkehr gebracht werden dürfen.

Die neuen Effizienzanforderungen können praktisch nur noch von Hocheffizienzpumpen mit EC-Motorentechnologie erfüllt werden. Bemessungsgrundlage dafür, welche Pumpenmodelle nach den Stichtagen zulässig sind, ist ihr sogenannter Energieeffizienzindex (EEI). Er wird nach einem in der Verordnung (EG) 641/2009 definierten Rechenverfahren bestimmt. Dabei wird die anhand eines Lastprofils ermittelte elektrische Durchschnittsleistung der Pumpe in Relation zu einer Referenzpumpe, d.h. einer durchschnittlichen Pumpe mit gleicher hydraulischer Leistung, betrachtet.

Hocheffizienz wird Pflicht bei Nassläufer-Umwälzpumpen

Vorgesehen sind drei Stufen: Ab Januar 2013 wird für Nassläufer-Umwälzpumpen, die ­außerhalb des Wärmeerzeugers installiert sind (externe Pumpen), der Grenzwert für den EEI auf 0,27 festgelegt. Die bisher angegebenen Energieeffizienzklassen sind dann unnötig, Pumpen sind dann in der Regel ­besser als die Mindestanforderungen der heute aktuellen Energieeffizienzklasse A. Ab August 2015 wird der EEI-Grenzwert auf 0,23 herabgesetzt. Er gilt dann auch für Nassläufer-Umwälzpumpen, die z.B. in neu installierten Wärmeerzeugern oder Solarstationen eingebaut worden sind (integrierte Pumpen). In einem letzten Umsetzungsschritt gelten die Vorgaben ab 2020 auch für den Austausch integrierter Pumpen in bestehenden Wärmeerzeugern. Von den Vorgaben betroffen sind alle Nassläufer-Umwälzpumpen im Heizungs- und Klimabereich, ausgenommen sind Trinkwasserzirkulationspumpen.

Referenzwert (Benchmark) für eine besonders stromsparende Hocheffizienzpumpe ist ein EEI von 0,20. Der Energieeffizienzindex erlaubt einen proportionalen Vergleich: Ungeregelte Nassläufer-Umwälzpumpen herkömmlicher Bauart mit Asynchronmotor verfügen nach dem neuen Rechenverfahren über einen EEI im Bereich von 0,70. Frühere Modellgenerationen würden zum Teil sogar deutlich darüber liegen. Bei herkömmlichen elektronisch geregelten Modellen liegt der EEI bei rund 0,50. Sie verbrauchen damit rund zweieinhalbmal so viel Strom wie ein hocheffizientes Modell auf dem Benchmark-Niveau.

Aktuell sind noch viele Heizungs- und Klimasysteme mit ungeregelten Pumpen ausgestattet. Hierdurch wird unnötig viel Strom verbraucht – bis zu zehnmal mehr, als die neueste Pumpengeneration benötigt. Denn bereits jetzt sind extrem stromsparende Modelle verfügbar, von denen nicht nur die Umwelt, sondern auch Gebäudeeigentümer und Verbraucher durch eine niedrigere Stromrechnung profitieren, ohne Komfort- und Leistungseinbußen hinnehmen zu müssen.

Der Dortmunder Pumpenhersteller Wilo SE empfiehlt Planern und Installateuren daher, möglichst nur noch Hocheffizienzpumpen einzuplanen bzw. anzubieten. So bieten die Einzelpumpenbaureihen Wilo-Stratos und Wilo-Stratos Pico gegenüber ungeregelten Standardpumpen ein Stromsparpotenzial von bis zu 90 % . Sie erfüllen bereits jetzt die Grenzwerte der ab 2015 geltenden zweiten Stufe der Verordnung für Nassläufer-Umwälzpumpen und sind damit uneingeschränkt zukunftssicher. Die elektronisch geregelten Nassläufer-Umwälzpumpen mit wartungsfreien Frequenzumrichtern passen ihre Leistung automatisch an die wechselnden Betriebszustände der Heizungsanlage an. Gerade im Teillastbereich, der bis zu 94 % der Betriebszeit einer Heizungspumpe ausmacht, kann eine deutliche Stromverbrauchssenkung im Vergleich zu einer ungeregelten Pumpe erzielt werden. Zudem verfügen sie über EC-Motoren (ECM). Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades im Vergleich zu elektronisch geregelten Pumpen mit herkömmlichen Antrieben.

Überzeugende Argumente für die Hocheffizienz

Investoren sollten also auf die Umstellung hingewiesen und in Richtung Energieeffizienz beraten werden. Da die Verwendung z.B. von Hocheffizienzpumpen mit etwas höheren Baukosten verbunden ist, ist der Hinweis auf die deutlich geringeren Stromkosten ein entscheidendes Argument. Unterstützung leistet hier der LCC-Check von Wilo. Unter lcc-check.wilo.com können die Lebenszykluskosten verschiedener Umwälzpumpen mit denen der Wilo-Hocheffizienzpumpen verglichen werden. Dabei zeigt sich in der Regel, dass sich die Wahl einer Hocheffizienzpumpe anstelle einer ungeregelten Nassläufer-Umwälzpumpe in Wärmeerzeugungs- und Klimaanlagen durch die erzielbaren Stromkosteneinsparungen bereits nach wenigen Jahren rechnet.

Ein Wechsel zu Hocheffizienzpumpen bereits vor 2013 sorgt zudem schon kurzfristig für mehr Energieeffizienz in Heizungsanlagen. Handwerksunternehmen profitieren von dem höheren Umsatz pro Pumpe. Abgesehen davon sind Hocheffizienzpumpen – so der Rat des Pumpenherstellers – durch ihr Stromsparpotenzial von bis zu 90 % gegenüber ungeregelten Pumpen für die Kunden möglicherweise so interessant, dass sie sogar alte Stromfresser vorzeitig austauschen. Auch hier bietet der Pumpenspezialist bedarfsgerechte Vermarktungshilfen wie einen Stromsparkalkulator, der ähnlich wie eine Parkscheibe funktioniert und mit dem die finanziellen Vorteile des Pumpentauschs im Kundengespräch schnell erläutert werden können. Neu ist die kostenlose App Wilo Assistent für iPhone, iPod Touch oder iPad. Sie bietet umfassende Unterstützung im Beratungsgespräch, unter anderem durch einen interaktiven Austauschspiegel für Heizungs- und Trinkwarmwasserpumpen und einen Stromsparrechner zur Berechnung des Stromkosten- und CO₂-Einsparpotenzials beim Einsatz einer Hocheffizienzpumpe.

Fazit

Der Markt für Nassläufer-Umwälzpumpen wird sich durch die neue EU-Verordnung stark verändern – und dies nicht erst zum 1. Januar 2013. Denn bei Ausschreibungen und in Beratungsgesprächen ist das Thema Hocheffi­zienz und ErP-Ready zunehmend wichtig. Damit konzentriert sich das Interesse schon jetzt auf die stromsparenden Varianten des aktuellen Marktangebotes. Einige Modelle erfüllen schon jetzt die zukünftigen Anforderungen der kommenden EU-Verordnung, d.h. über die Grenzwerte im Jahr 2015 hinaus. Somit kann die Energieeffizienz von morgen schon zum Markterfolg von heute beitragen.

Aus EuP wird ErP

Im Jahr 2005 verabschiedete die Europäische Union die sogenannte Ökodesign-Richtlinie. Sie war zunächst auch als EuP-Richtlinie bekannt – das Kürzel stand dabei für „Energy using Products“ und bezeichnete sämtliche Produkte, die Energie verbrauchen. Seit 2009 gilt die Nachfolgerichtlinie, mit der der Geltungsbereich von „energiebetriebenen“ auf sogenannte „energieverbrauchsrelevante“ Produkte (Energy related Products) erweitert wurde. Entsprechend wird sie nun meist mit ErP-Richtlinie abgekürzt. Im Rahmen dieser Richtlinie hat die EU-Kommission in zwei Verordnungen 2009 Mindesteffizienzanforderungen für die Elektromotoren von Trockenläuferpumpen und Umwälzpumpen in Nassläuferbauweise definiert.

Nassläufer-Umwälzpumpen

Hier ist die Verordnung (EG) Nr. 641/2009 der EU-Kommission vom 22. Juli 2009 ausschlaggebend.

Ab Januar 2013 wird für Nassläufer-Umwälzpumpen, die ­außerhalb des Wärmeerzeugers installiert sind (externe Pumpen), der Energieeffizienzindex-Grenzwert (EEI) auf 0,27 festgelegt. Die bisher angegebenen Energieeffizienzklassen gibt es dann nicht mehr, Pumpen sind dann in der Regel besser als die Mindestanforderungen der heute aktuellen Klasse A. Daher werden die Energieeffizienzklassen durch ­einen Aufdruck des EEI auf der Pumpe abgelöst.

Ab August 2015 wird der EEI-Grenzwert nochmals auf 0,23 herabgesetzt und gilt dann auch für Nassläufer-Umwälz­pumpen, die z.B. in neu installierten Wärmeerzeugungs- und Klimaanlagen eingebaut worden sind (integrierte Pumpen).

In einem letzten Umsetzungsschritt gelten die Vorgaben ab 2020 auch für den Austausch integrierter Pumpen in bestehenden Wärmeerzeugern. Von den Vorgaben betroffen sind alle Nassläufer-Umwälzpumpen in Wärmeerzeugungs- und Klimaanlagen.

Ausgenommen sind Trinkwasserzirkulationspumpen.

Trockenläuferpumpen

Relevant ist hier die Verordnung (EG) Nr. 640/2009 der EU-Kommission vom 22. Juli 2009

Das Effizienzniveau IE2 muss seit dem 16. Juni 2011 von allen neu verkauften Elektromotoren auf dem Markt – bis auf wenige Bauarten und Einsatzbereiche – eingehalten werden. Pumpenmotoren mit dem aktuell gängigen Effizienzniveau EFF2 (nun als IE1 bezeichnet) dürfen jetzt in der Europäischen Union nicht mehr in Verkehr gebracht werden.

Ab dem 1. Januar 2015 gilt ein noch strengeres Effizienzniveau IE3. Es muss zu diesem Zeitpunkt zunächst von Motoren mit einer Nennausgangsleistung von 7,5 bis 375 kW erreicht werden. Alternativ müssen sie dem Effizienzniveau IE2 entsprechen und mit einer Drehzahlregelung ausgestattet sein.

Ab 1. Januar 2017 gelten diese Anforderungen dann für Motoren mit einer Nennausgangsleistung von 0,75 bis 375 kW.

EC-Motorentechnologie

Bei der ECM-Technologie handelt es sich um eine moderne Variante des Gleichstrommotors, die sich durch besonders hohe Energieeffizienz auszeichnet.

Das Kürzel ECM steht für electronic commutated motor. Basis ist ein Synchronmotor mit Permanentmagnetrotor. Das Drehen des Rotors wird durch elektronische Kommutierung (Stromwendung) in den Statorwicklungen erzeugt. Ein Kunststoffspaltrohr aus Kohlefaserverbundwerkstoff vermeidet im Gegensatz zu metallischen Spaltrohren Wirbelstromverluste und bewirkt so eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades. Durch diese Technologie lässt sich der Wirkungsgrad einer herkömmlichen Nassläuferpumpe, der je nach Größe bis zu 35 % beträgt, auf bis zu 60 % erhöhen. In Verbindung mit einer elektronischen Regelung ist bis zu 90 % Energieeinsparung gegenüber einer Standardpumpe mit asynchronem Kurzschlussläufermotor (ACM) möglich.

Die wichtigsten technischen Vorteile der ECM-Technologie sind:

keine Ummagnetisierungsverluste durch Permanentmagnetrotor

keine Wirbelstromverluste durch Einsatz eines Karbonfaser-Spaltrohrs

keine Schlupfverluste im Motor durch synchronen Lauf, bezogen auf das umlaufende Magnetfeld

Marc Stiebing ist Leiter des Marktsegmentes Gebäudetechnik des Pumpenherstellers Wilo SE, 44263 Dortmund, Telefon (02 31) 41 02-0, marc.stiebing@wilo.com