Intelligente Pumpensysteme und Gebäudeenergieeffizienz

Transkript

1 Intelligente Pumpensysteme und Gebäudeenergieeffizienz Von der intelligenten Pumpe zum intelligenten System - Dr. Markus Beukenberg, CTO Wilo SE, Dortmund 1

2 Übersicht Einzelpumpe Effizienz, Einsparpotential, Digitalisierung Entwicklungstrends Kommunikation, Internet der Dinge, Sensorik Pumpensysteme Vernetzung, Redundanz, Optimierung Ausblick 2

3 Meilensteine der Pumpentechnologie Erster Umlaufbeschleuniger der Welt Wilo-Geniax Erstes Dezentrales Pumpensystem Erste vollelektronische Umwälzpumpe WILO SE Pumpen Intelligenz. Erste Hocheffizienz pumpe der Welt (HKK) Hocheffizienz -pumpe für Ein-/ Mehrfamilienhaus

4 Lastprofil einer Heizungsanlage Variabler Volumenstrom, z.b. durch Regelung der Thermostatventile (TV) T V T V Konsequenz für das Betriebsverhalten der Pumpe? T V T V 4

5 Lastprofil Einfamilienhaus 90 % der häufigsten Betriebspunkte Dp-variabel Charakteristik überwiegend Teillastverhalten 5

6 Pumpen im Gebäudebestand 12 Mio. 2,2/Haus 26,4 Mio. Stck 1,5 Mio. 10,5/Gebäude 15,7 Mio. Stck 42 Mio. Pumpen unterschiedlichster Typen 6

7 Pumpen-Energieverbrauch in Gebäuden Deutschland = 42 Mio. Pumpen (= 30 % von EU = 140 Mio. Stck.) Bestand alte Technik > 95 % 40 Mio. Elektrischer Energieverbrauch = 18 TWh/a Einsparpotenzial % = 12,6-14,4 TWh/a Einsparpotenzial CO 2 = 7,6-8,6 Mio. to/a Dies entspricht > als 1 Kernkraftwerk bzw. ca. 4 Kohlekraftwerke 1 kwh/elek. Strom 0,6 kg CO 2 TWh/a Mio. Pumpen im Bestand

8 Technologieintegration in der Pumpenbranche Mechanik Hydraulik Strömungsbasierte Mechatronik Produkt Electrik/ Electronik Software 8

9 Technologietrends New Materials 3D Printing Sensors Internet of Things Components to Systems????? Wireless Communication 9

10 Typische Messungen in der Pumpe Drehzahl Netzspannung Zwischenkreisspannung Betriebsart 3 Motorspannungen Leistung. Volumenstrom Druck Temperatur PCB Motorstrom Motortemperatur Temperatur Medium Temperatur IPM Aus der Pumpe wird zusätzlich eine Datenplattform 10

11 Aus den Messdaten der Pumpe abgeleitete Informationen Ereignisse Betriebsstunden Start/Stopp Vorgänge Betriebsstunden bei extremen Netzbedingungen Fehlerspeicher z.b. Unter-/Überspannung, Blockieren, Trockenlauf Anzahl Entlüftungsvorgänge Etc. Welche Informationen enthalten die Daten sonst noch? 11

12 Immer effizienter Angepasst an die Umgebung Das physikalisch Machbare 12

13 1 Eine weitere Steigerung von Effizienz und Komfort ist nur über den Systemgedanken möglich 2 Merke: optimale Einzelkomponenten ergeben nicht automatisch ein optimales Gesamtsystem 3 Grundvoraussetzungen: Vernetzung und Kommunikation 13

14 Systemdefinition Umgebung System Begrenzung Ein System ist eine Anzahl von interagierenden oder von einander abhängigen Komponenten, die ein gemeinsames Ganzes bilden und in direktem Austausch mit ihrer Umgebung stehen 14

15 Äußere Einflüsse Occupation 15

16 Pumpe im System Kommunikation und Vernetzung mit dem Wärmeerzeuger und seinen Komponenten Anderen Pumpen Armaturen Information aus der Umwelt Personen Etc. Aber.... reicht das aus? 16

17 Von der Angebotsheizung zur Bedarfsheizung 17

18 Ergebnis: Brennstoffeinsparung Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus Büro % 20 % 20 % 17 % 24 % Ø 20 % Quelle: 10 Institut für Energietechnik 5 0 Neubau Altbau Neubau Altbau Neubau Wärmeübergabe Wärmeverteilung Wärmeerzeugung 18

19 System-Ansatz Entscheiden? Was ist die Funktion? Was ist mein Ziel? Wie groß ist das Spielfeld? Handeln Suche das optimale System! Evaluiere mit Modellen! Validiere! Realisiere! 19

20 Trend: Heim-Automatisierung (IoT) Erkenntnisse Starker Druck aus dem Entertainmentbereich Viele nicht mit einander verträgliche Einzelsysteme Unterschiedliche Standards Die Pumpe wird bislang nur im Rahmen der Heizung betrachtet System muss einfach sein und zum Spielen anregen 20

21 Zusammenfassung und Ausblick 40% Primärenergieverbrauch hoher Altbestand moderne Technik verfügbar Kommunikation und Vernetzung Internet der Dinge und Smart Home Systemgedanke es fängt erst an 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und Ihr Interesse! 22