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1 Technik, Energieforum die Zeichen Rhein- setztneckar im John Deere Forum Mannheim 19. April 2016

2 Vortrag KSB Aktiengesellschaft: Fluid Future: Energieeffizienter Betrieb von Pumpen und Pumpensystemen - ein Systemansatz April 2016 Copyright KSB Aktiengesellschaft 2016

3 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 3 FluidFuture

4 KSB Konzern Wir über uns KSB ist einer der führenden Hersteller im Pumpen- und Armaturenmarkt und Anbieter umfangreicher Service-leistungen. Alles begann mit einer Idee Erfahrung seit 1871 Mit der Erfindung des Kesselspeiseautomaten legte Johannes Klein vor über 140 Jahren den Grundstein für das heute weltweit erfolg-reiche Unternehmen KSB. Herstellung von Armaturen seit 1872 Pumpen seit I Das Unternehmen KSB I April 2016 I

5 KSB Eckdaten Die aktuellen Konzernzahlen Geschäftsjahr 2015 Auftragseingang: 2.261,2 Mio. Umsatz: 2.334,8 Mio. Ergebnis (vor Steuern): 93,4 Mio. Mitarbeiter: I Das Unternehmen KSB I April 2016 I

6 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 6 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

7 elektromagnetisch 19 % elektrolytisch 4 % elektronisch 4 % Summe elektromechanisch 49 % 510 Kompressoren 300 Pumpen Motivation Elektrischer Energieverbrauch EU-27 nach Art der Umwandlung in TWh elektrothermisch 24 % Motoren Lüfter 270 Servoantriebe Quelle Diagramm: Study for an update of the Ecodesign Working PlanAmended Ecodesign Working Plan for the European Commission, Brüssel/Delft, 18. Februar FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

8 Motivation Betriebspunkt Betriebsstunden in h Nur wenige Pumpen werden im Optimum betrieben Nur wenige Motoren werden im Nennpunkt betrieben Quelle: Forschungsprojekt ReMain, 65 Pumpen, FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

9 Zeitanteil % Hocheffiziente Antriebe KSB SuPremE -Motor Der Vorteil von Synchronmotortechnik liegt vor allem im Teillastbereich Dort werden fast alle Pumpen betrieben Volumenstrom % Arbeitspunkte Motor Quelle: BMI, BMU, KSB RAL ggmbh Sitz: Sankt Augustin, Deutschland Redaktion: RAL und Umweltbundesamt Umweltbundesamt FG III 1.3 Postfach Dessau info@blauer-engel.de Internet: 9 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

10 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 10 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

11 FluidFuture Energy Efficiency by KSB FluidFuture ist unser umfassendes Energieeffizienz- Konzept für Ihr hydraulisches System. Ziel ist es den Gesamtwirkungsgrad Ihrer Anlage zu steigern. Das erreichen wir, indem wir das gesamte hydraulische System untersuchen und in allen Teilbereichen mögliche Einsparpotentiale ausfindig machen. 11 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

12 FluidFuture Fünf Schritte zum Erfolg Dazu haben wir fünf Bausteine entwickelt: Die Analyse des Systems Die Auslegung Die hocheffizienten Pumpen & Armaturen Die hocheffizienten Antriebe Die bedarfsgerechte Fahrweise 12 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

13 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 13 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

14 Förderhöhe Beispiel Normpumpe, Drehzahl 2900 min Lastprofilanalyse Durchfluss 25 Lastprofil mit einem Betriebspunkt Anteil Betriebszeit Anlagenkennlinie Betriebspunkt Geodätische Höhe Geschwindigkeitshöhe Druckhöhe Wirkungsgrad Förderhöhe [m] Betriebspunkt 70 % 74 % 77 % 77 % 59 % 39 % Q [m 3 /h] Auslegung in Q opt Ggf. Laufradanpassung Kein Frequenzumrichter erforderlich, drehzahlstarr Optimierung der Anlagenkennlinie durch Berücksichtigung der Einbauten und Rohrleitung 14 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

15 Förderhöhe Beispiel Normpumpe, Drehzahl 2900 min Lastprofilanalyse Durchfluss 25 Betriebspunkt 3 bei (25% Q) Betriebspunkt 2 Lastprofil mit zwei oder mehreren Betriebspunkten Förderhöhe Durchfluss Förderhöhe [m] Betriebspunkt 1 Systemstruktur: Ein- oder Mehrpumpensystem Optimierung der Anlagenkennlinie durch Berücksichtigung der Einbauten und Rohrleitung Anteil Betriebszeit Anlagenkennlinie Betriebspunkt Geodätische Höhe Geschwindigkeitshöhe Druckhöhe Wirkungsgrad % 59 % 70 % 74 % 77 % 77 % Q [m 3 /h] Nutzung eines Frequenzumrichters Nutzung eines Motors mit hoher Teillasteffizienz 15 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

16 Förderhöhe Förderhöhe Anteil Betriebszeit Anlagenkennlinie Betriebspunkt Geodätische Höhe Geschwindigkeitshöhe Druckhöhe Wirkungsgrad Durchfluss Durchfluss Förderhöhe [m] Beispiel Normpumpe, Drehzahl 2900 min Betriebspunkt 3, n const bei (25% Q) Betriebspunkt 2, n const Einsparpotenzial bei verteiltem Lastprofil Betriebspunkt 2, n var Betriebspunkt 3, n var Q [m 3 /h] Betriebspunkt 1 Lastprofilanalyse Ableitung bedarfsgerechter Fahrweise Lastprofil mit zwei oder mehreren Betriebspunkten Systemstruktur: Ein- oder Mehrpumpensystem Nutzung eines Frequenzumrichters Auslegung auf Q opt mit Anlagenkennlinie 1 Drehzahlregelung entlang der Anlagenkennlinie 1 bis zum 2. Betriebspunkt Flächendifferenz ist ein Maß für das Einsparpotenzial 16 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

17 KSB Sonolyzer die Weltneuheit Die erste App, die hört, ob Sie Energie sparen können Mit ihr kann der Anwender Effizienz bzw. Ineffizienz von Pumpen und anderem Rotating Equipment ganz einfach hören. Caption, Arial, 10 pt, black 17 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

18 PumpMeter Damit Sie bei Ihrer Pumpe durchblicken. Das innovative PumpMeter sorgt für mehr Transparenz des Pumpenbetriebs und hilft Energieeinsparpotenziale aufzuzeigen. 18 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

19 PumpMeter Intelligenter Druckaufnehmer Vor-Ort-Anzeige von Betriebsdaten der Pumpe werksseitig montiert auf individuelle Pumpe parametriert zeichnet das Lastprofil der Pumpe auf zeigt Optimierungspotenziale auf, zur Steigerung von Verfügbarkeit und Energieeffizienz 19 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

20 SES System Effizienz Service Steigerung der Anlagenrentabilität durch umfassende Systemanalyse: Aufnahme des aktuellen Lastkollektivs mittels Datenlogger Identifizieren von Einsparpotenzialen durch Vergleich des Lastkollektivs mit dem Auslegungszustand Überprüfung von installierter Pumpleistung und tatsächlichem Förderbedarf der Anlage 20 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

21 Wege zu mehr Effizienz Qualität der Information Komplexität 21 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

22 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 22 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

23 Effiziente Pumpen & Armaturen Hocheffiziente Komponenten Calio Calio S Hocheffiziente Wassernormpumpen z. B. Etanorm PumpDrive SERIE 2000 PN 16 BOAX -S / -SF Hocheffiziente Heizungsumwälzpumpen Hocheffiziente Armaturen Hocheffiziente Motoren z. B. UPA 100 C IXO Movitec PumpDrive SuPremE Niederspannungsdrehstrommotor ISORIA 23 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

24 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 24 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

25 Das Lastprofil bestimmt den passenden Motor Vollastprofil Mischbetrieb t/t ges t/t ges 100% 100% Q/Q opt 100% 100% Q/Q opt Jede Anlage ist anders und benötigt einen Motor der dazu passt. Auf Grundlage einer umfassenden Systemanalyse wählt KSB den individuell passenden Motor aus aus dem eigenen Sortiment. 25 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

26 Synchron-Reluktanzmotor KSB SuPremE Der effizienteste magnetfreie Pumpenantrieb der Welt Eignet sich besonders für variable Lastprofile Erreicht höchste Wirkungsgrade gerade im Teillastbereich User Award 2012 Übertrifft schon heute die gesetzlichen Anforderungen der ErP-Verordnungen von FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

27 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 27 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

28 System bis zu 60 % Module bis zu 20 % Komponenten ca. 10 % Rohrleitungsauslegung Vermeidung von Reibungsverlusten Bedarfsgerechte Fahrweise SES System Effizienz Service POC PumpOperation Check PumpMeter Laufradanpassung Vermeidung von Sicherheitszuschlägen Vereinheitlichung aller Komponenten Optimierung einzelner Effizienzfaktoren (z. B. IE4 KSB SuPremE -Motoren) Energiesparpotenziale als Ergebnis bedarfsgerechter Fahrweise Drei Beispiele von einfach bis komplex - betrachtet werden: Potenzial bis 1. Komponenten ca. 10% 2. Module ca. 20% 3. Systeme ca. 60% 28 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

29 FluidFuture Inhaltsverzeichnis 1. Die KSB Aktiengesellschaft 2. Einleitung 3. FluidFuture - Das Konzept 4. Analyse des Systems 5. Hocheffiziente Pumpen, Armaturen & Motoren 6. Hocheffiziente Antriebe 7. Die bedarfsgerechte Fahrweise 8. Best practice 29 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

30 Referenz Continental ContiTech Vibration Control GmbH Ausgangssituation: Kreislaufkühlanlage zur Temperierung und Kühlung der Fertigungsanlagen. Die Aggregate liefen, auch bei Stillstand der Produktion, rund um die Uhr mit einer konstanten Drehzahl von 2950 Umdrehungen pro Minute. Maßnahme: Austausch einer in der Anlage eingesetzten Kreiselpumpe durch ein geregeltes KSB- System: Etabloc-Pumpe einstufig 18,5-kW-Synchronmotor KSB SuPremE Drehzahlregelung PumpDrive DFS *) -Druckregelung p-variabel Kennfeldüberwachung PumpMeter Ergebnis: Stromeinsparung: ca. 371 kwh/d /a Reduktion von t CO 2 /a 74,7 Prozent Quelle: Continental ContiTech Vibration Control GmbH *) DFS = Differenzdruckregelung mit förderstromabhängiger Sollwertnachführung 30 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

31 Wirkleistung [W] Ausgangssituation nach Drosselung Referenz Continental ContiTech Vibration Control GmbH Schichtende, Samstag 14 Uhr Schichtbeginn, Montag 6 Uhr Verbrauchswerte Kreislaufkühlanlage vor bzw. nach Einbau eines Drosselventils DFS-Betrieb 1,6 bar 0 Donnerstag 11:30 Freitag 11:30 Samstag 11:30 Sonntag 11:30 Montag 11:30 Dienstag 11:30 DFS-Betrieb 1,4 bar Mittwoch 11:30 Donnerstag 11:30 Zeit [Tag HH:MM] Verbrauchswerte Kreislaufkühlanlage mit PumpDrive-Funktion DFS*) *) DFS = Differenzdruckregelung mit förderstromabhängiger Sollwertnachführung Autor: Naike Bennefeld, ContiTech AG 31 FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

32 Wir geben all unsere Energie. Damit Sie Energie sparen. FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! KSB Aktiengesellschaft Johann-Klein-Straße Frankenthal info@ksb.com FluidFuture, KSB Aktiengesellschaft