Stromeinsparung durch Einsatz von Hocheffizienzpumpen. Dipl.-Ing. Udo Kunz Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V.

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1 Stromeinsparung durch Einsatz von Hocheffizienzpumpen Dipl.-Ing. Udo Kunz Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V.

2 Agenda Status und energetische Bedeutung der Heizungspumpen Stromeinsparpotenzial Technologische Lösungen und Referenzen Eco-Design-Richtlinie für Pumpen und El. Motore Dezentrale Pumpen-Warmwasserheizung Zusammenfassung und Ausblick

3 Energieeffizienz Energieverbrauch Europa Verkehr Industrie 31% 28% Gebäude 41%

4 Energieverbrauch von Pumpen in Gebäuden Installierte Heizungsumwälzpumpen in Europa (25): = 140 Mio. Stück Deutschland = 42 Mio. Pumpen d.h. 30% von EU Elektrischer Energieverbrauch = 17,5 TWh/a kwh/a CO 2 -Emissionen = 10,5 Mio. to/a Entspricht ca. 6 Kohlekraftwerke * 1 kwh 0,6 kg Co 2

5 Nutzungsgradkette am Beispiel einer Kreiselpumpe wirksame Hydr. Leistung im Bestand Hersteller-Verantwortung

6 Pumpenspezifische Tatsachen Heizungspumpen: Bestand ist alt! Heizungspumpen sind: Zu groß ausgelegt und nicht eingestellt. Im Durchschnitt 2 bis 3-fach zu groß Heizungspumpen im Bestand > 85% ungeregelt Keine Leistungsanpassung an Teil- bzw. Schwachlastbestrieb Stromverbrauch um Faktor 3 höher als bei richtig dimensionierter und regelbarer Pumpe

7 Status Heizungspumpen 52 % der Pumpen sind älter als 10 Jahre Davon 18 % älter als 20 Jahre < 5 Jahre 5 bis 10 Jahre > 20 Jahre 15 bis 20 Jahre 10 bis 15 Jahre

8 Lastprofil Heizungspumpe

9 Lastprofil Heizungspumpe 90 % der häufigsten Betriebspunkte

10 Energieverbrauch von Pumpen in Gebäuden Installierte Heizungsumwälzpumpen in Europa (25): = 140 Mio. Stück Deutschland = 42 Mio. Pumpen d.h. 30% von EU Elektrischer Energieverbrauch = 17,5 TWh/a Einsparpotenzial % = 12 bis 14 TWh/a Einsparpotenzial CO 2 = 7,5 bis 8,5 Mio. to/a Entspricht ca. 4 Kohlekraftwerke * 1 kwh 0,6 kg Co 2

11 Energieaufwand von Haushaltsgeräten Prognose für 2030 (EU 15) Spülmaschinen Wäschetrockner Waschmaschinen Heizungspumpen Kochen Kühlschränke Licht Stand-By-Verluste (Quelle: IEA, Paris) Energieaufwand in GWh pro Jahr

12 Energieaufwand von Haushaltsgeräten Prognose für 2030 (EU 15) Spülmaschinen Wäschetrockner Waschmaschinen Heizungspumpen Kochen Kühlschränke Licht Stand-By-Verluste Einsparpotential Mögliche Einsparungen (Quelle: IEA, Paris) Energieaufwand in GWh pro Jahr

13 Motor Efficiency Neue Motortechnologie Vergleich des Motorwirkungsgrades % EC Motor 30 Asynchronmotor EC = Electronic Commutated motor Motor Power 1000 P2 [W] 10000

14 Euro pro Jahr Anwendungsvorteile Jährliche Stromkosten für die Heizungspumpe am Beispiel eines Einfamilienhauses Q = 2 m³/h H = 3 m h/a 0,20 /kwh Pumpe mit ungeregeltem Asynchronmotor Pumpe mit geregeltem Asynchronmotor Pumpe mit elektron. kommutiertem Motor

15 Ressourcenschonung Einsparung von Material und Energie kleinere Pumpenabmessungen durch höhere Leistungsdichte =25% ca. 19 kg =32% =60% ca. 12 kg ca. 9,5 kg Heute n= /min n= /min n max = /min

16 Pumpen-Labeling Freiwillige Initiative der EuropaPumpenindustrie! Von der EU zertifiziert! Benchmark ist A-Energieeffizienzfaktor 0,40 Durchschnitt im Bestand: D bis E mit E-Faktor 1,0

17 Airport Hotel Hannover Pilotprojekt Bestandsnutzung in der Maritim-Hotelgruppe Bestand: 90 Pumpen u. Pumpenanlagen ca. 12 Jahre alt 62 kw Anschlussleistung davon 44,8 kw nur Pumpen Projektstart: Anfang 2004, Abschluss 2006 Beteiligte Partner: FH Wolfenbüttel, Prof. Dr. Wolff Energieberatung Hannover Wilo Dortmund

18 Ausführung

19 Maritim Hotel Hannover Langzeit-Messungen der FH Wolfenbüttel mit A-Klasse Pumpen 1:1 Leistungsaustausch Strom-Einsparung 66 % bis 81 % Step 2 Reduzierung auf ½ Pumpenleistung Einsparungsverbesserung bis auf 87 %/91 % Halbierte Investitionen Amortisation < 3 bis 4 Jahre

20 Einsparpotenzial im Nicht-Wobau Krankenhäuser, Theater, Schulen, etc. ca. 27 Mio. Pumpen betroffen Einsparung von MWh/a 3,5 Mio. to CO 2 Energiekostenreduzierung von über 800 Mio.

21 ErP (EuP) Was ist ErP (EuP) Ziele?... europäische Verordnung zur Effizienzverbesserung von energieverbrauchsrelevanten Geräten betrifft nicht nur Produkte der TGA! 0 Einfache Settop-Boxen 1 Kessel und Kombiboiler 2 Warmwasserbereiter 3 PC (Desktops und Laptops) u. Computermonitore 4 Bildgebende Geräte 5 Konsumelektronik: Fernsehgeräte 6 Stand by- und Schein-Aus- (Off-Mode)-Verluste 7 Batterieladegeräte u. externe Stromversorgungseinheiten 8 Bürobeleuchtung 9 Straßenbeleuchtung 10 Klimatechnik Elektromotoren und Pumpen 19a Beleuchtung in privaten Haushalten (Part I non-reflector) 19b... Beleuchtung in privaten Haushalten (Part II reflector)

22

23 EEI (new definition) 1,600 ErP (EuP) Anforderungen Was kommt wann? Markt EEI-Wert heutiger Heizungspumpen 1, ,200 1, Keine A-G Klassen mehr! 0,800 0,600 0,400 0,200 Angabe des EEI: 0,xx EEI = 0.4 heute A-Grenze EEI = 0.27 in 2013 EEI = 0.23 in ,000 1,0 10,0 100,0 1000, ,0 P hyd [W]

24 Eco-Design-Richtlinie für 2013/2015 Heute schon ErP (EuP) Ready

25 Los 11 Elektromotoren und Pumpen Seperate El. Motore Motoren bis 200 kw (Eff1 Eff3 IE1 IE4) Lüfter Pumpen Trockenläufer-Pumpen

26 ErP Verordnung für El-Motoren Scope: Standard Motors 0,75 kw 375 kw Mind-Standard IE2 (= `eff1 ) IE3 or IE2 & VSD * (7,5 kw 375kW) IE3 or IE2 & VSD * (0,75 kw 375kW) Ausweg? *) VSD = Variable Speed Drive Ab 2015 zugelassen: Entweder nur noch der geforderte bessere Motor (z.b. IE3) oder eine Stufe schlechter, aber nur mit Drehzahlregelung. (z.b. / EZ mit Frequenzumrichter)

27 Effizienz-Probleme der Wärmeversorgung Kein Hydraulischer Abgleich Verordnungs-Verstoß Unter- bzw. Überversorgung Raumtemperaturschwankungen Verzögerte Reaktionszeit auf Fremdwärme Ungenügende Brennwertnutzung Fehlende Hydr. Leistungsreserve für raumweise Schnellaufheizung Hohe Pumpen-Betriebsstundenzahl durch 24h Zentral-Versorgung

28 Ausblick Pumpen-Warmwasser-Heizung Angebotsheizung Bedarfsheizung

29 Wärmeerzeugung und -verteilung

30 Dezentrales Pumpensystem

31 Forschungspartner Dezentrales Pumpensystem

32 Liter Heizöl pro Jahr Einsparpotential in Euro pro Jahr (0,6 /l) Brennstoffeinsparung Messergebnis für ein Einfamilienhaus (typisches Beispiel für Gebäudebestand) l Konventionelles System Dezentrales Pumpensystem 0

33 Simulation an der TU Dresden 30 Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus Büro % 22 % 20 % 20 % Ø 20% 17 % Brennstoffeinsparung Neubau Altbau Neubau Altbau Neubau Wärmeübergabe Wärmeverteilung Wärmeerzeugung

34 Leistungseffekte Dezentraler Pumpensysteme Automatischer Hydr. Abgleich permanent durch Vernetzung der Pumpen Verordnungssicherheit!!! 50% Stromeinsparung gegenüber A-Klasse Pumpen durch reduzierte Betriebsstundenzahl (1.500 h/a bis h/a) 20% Brennstoffeinsparung durch punktgenaue Raum-Heizwärmeversorgung (Aufheizung/Nachtabsenkung) reduzierte Verteilverluste Vorlauftemperatur abhängig vom Bedarf

35 Zusammenfassung und Ausblick Zentrale Pumpen-Warmwasserheizung A-Klasse Pumpen sind der Standard beim Einbau Europaweit Großpumpen = Trockenläufer ziehen in der Effizienz nach Gebäudetechnik und Industrie Bestandspotenziale werden noch nicht erschlossen! Vorfristiger Austausch versus Beharrungsvermögen Dezentrale Pumpen-Warmwasserheizung Neue Technologie erschließt zusätzliche Einsparpotenziale bei Strom und Brennstoff

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Thank you for your attention Dipl.-Ing. Udo Kunz BDH Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e. V. BDH