Ökodesign-Richtlinie und Pumpen

Allein durch Stromeinsparun­gen bei Elektromotoren soll die EU-weite Einsparung nach einer Berechnung der EU-Kommission im Jahr 2020 135 TWh Strom und 63 Mio. t CO₂ betragen. Diese Menge entspricht rund 80 % der CO₂-Emissionen aller PKW auf Deutschlands Straßen. Um dies zu erreichen, dürfen unter anderem mit Elektromotoren ausgestattete Trockenläuferpumpen seit dem 16. Juni 2011 nur noch in Verkehr gebracht werden, wenn der Motor mindestens die Motor-Wirkungsgradklasse IE2 erreicht.

Aus EFF wird IE

Die Bezeichnung „IE“ steht dabei für International Efficiency und definiert weltweit gültige Wirkungsgradklassen für Drehstrommotoren mit Käfigläufern im Leistungsbereich von 0,75 bis 375 kW. Die Grundlage ist die neue Norm EN 60 034-30:2009. Sie löst die seit 1998 in Europa bestehende Unterteilung in die drei Wirkungsgradklassen EFF3 bis EFF1 ab.

Bisher sind folgende Motor-Wirkungsgradklassen definiert:

(gemäß IEC TS 60 034-31 Ed.1)

Für die Umstellung wurden drei Stufen festgelegt. Seit dem 16. Juni 2011 muss von allen in Verkehr gebrachten Elektromotoren auf dem Markt – bis auf wenige Bauarten und Einsatzbereiche – das Effizienzniveau IE2 eingehalten werden. Pumpenmotoren mit dem aktuell gängigen Effizienzniveau EFF2 – zukünftig entsprechend IE1 – dürfen in der Europäischen Union nicht mehr in den Verkehr gebracht werden. Diese Anforderungen werden 2015 und 2017 in zwei weiteren Schritten verschärft, so dass ab dem 1. Januar 2017 im Leistungsbereich zwischen 0,75 und 375 kW nur noch Elektromotoren der Effizienzklasse IE3 bzw. IE2 in Verbindung mit elektronischer Drehzahlregelung zulässig sind (siehe Info-Kasten auf Seite 84).

Für Planung und Ausschreibung ist der Hinweis wichtig, dass bei Trockenläuferpumpen ausschließlich der für den Antrieb zum Einsatz kommende Elektromotor von der neuen EU-Verordnung betroffen ist. An die übrigen Pumpenbestandteile – Hydraulik, Laufrad etc. – die ggf. auch ohne Motor verkauft werden können, werden bisher keine Effizienzanforderungen gestellt. Vor die­sem Hintergrund ist also auch nur der Motorwirkungsgrad ent­scheidend.

Zukünftig wird es zusätzlich noch eine Verordnung zur Effizienz des Hydraulikteils von Trockenläuferpumpen geben. Diese Verordnung befindet sich in Vorbereitung durch die EU-Kommission.

Die Umstellung der Sortimente ist in diesem Segment schon weit fortgeschritten. So liefert Wilo SE beispielsweise seit dem 1. Januar 2011 in allen Baureihen nur noch Trockenläuferpumpen aus, die mit IE2-Motoren ausgestattet sind. Damit wurden die Anforderungen der ersten Stufe der ErP-Richtlinie nicht nur frühzeitig erfüllt, sondern Zweifelsfälle rund um den ersten Stichtag 16. Juni 2011 vermieden. Wie der Pumpenhersteller betont, rechnet sich durch den niedrigen Stromverbrauch der neuesten Generation Trockenläuferpumpen auch ein vorfristiger Austausch veralteter Pumpenmodelle für den Betreiber besonders schnell.

Trockenläuferpumpen besser als IE4

Den Zielsetzungen der EU-Kommission im Hinblick auf einen nachhaltigen Klimaschutz trägt Wilo darüber hinaus durch neue Baureihen besonders konsequent Rechnung. Die Energieeffizienz der Motoren geht hier sogar über die Grenzwerte der für die Zukunft vorgesehenen und dann besten Effizienzklasse IE4 (gemäß IEC TS 60 034-31 Ed.1) hinaus, wodurch sie alle zukünftigen Vorgaben der neuen EU-Verordnung zur Energieeffizienz von Elektromotoren weit übertreffen.

Die Hocheffizienzpumpenbaureihe „Stratos Giga“ für den oberen Leistungsbereich in Heizungs-, Klima- und Kühlanwendungen setzt nach Aussage des Herstellers neue Maßstäbe bei der Energieeffizienz von Inlinepumpen. Erstmals werden dabei Trockenläuferpumpen von extrem stromsparenden EC-Motoren angetrieben. Basierend auf Motorwirkungsgraden von bis zu 94 % erreicht die Baureihe „Stratos Giga“ im Zusammenspiel mit neuen, optimal an die Antriebe angepassten Hydrauliken außerordentlich hohe Gesamtwirkungsgrade. Die Energieeffizienz des Motors beruht auf dem neuen hocheffizienten HED-Antriebskonzept (HED – High Efficiency Drive) von Wilo SE.

Hydraulik und Antrieb sind dabei systematisch aufeinander abgestimmt, was ebenfalls die Grundlage für die sehr hohen Gesamt­wir­kungsgrade der neuen Baureihe ist. Gegenüber alten, im Markt befindlichen ungeregelten Pumpen lassen sich unter dem Strich nach Herstellerangaben bis zu 70 % Energieeinsparung erzielen. Im Vergleich zu herkömmlichen geregelten Pumpen beträgt das Einsparpotential bis zu 40 % (basierend auf dem Lastprofil „Blauer Engel“).

In der Kategorie der Hoch­druck­kreiselpumpen ist die Ver­wen­dung von extrem strom­spa­renden EC-Motoren für die neue Bau­reihe „He­lix Excel“ eben­falls eine In­no­va­tion. Auch hier erlaubt der Hoch­effi­zienz­antrieb bei be­stimmten An­wendungen bis zu 70 % Strom­ein­sparung und eine entsprechend schnelle Amorti­sa­tion der Investitionskosten im Vergleich zu einer Standardpumpe. Einsatzbereiche der „Helix Excel“ sind Wasser­ver­sor­gung, Druckerhöhung, in­dus­trielle Umwälzanlagen, Pro­zess­wasser, Kühlwasser-Kreis­läufe, Waschanlagen und Be­wässe­rungssysteme.

Hocheffizienz bei Nass­läufer­umwälzpumpen wird Pflicht

Ein weiterer großer Schritt steht im Januar 2013 an, wenn eine zweite EU-Verordnung unter der ErP-Richtlinie in Kraft tritt, die die Energieeffizienz von Nassläufer-Umwälzpumpen reguliert. Denn über 90 % (Stand 2009) der auf dem Markt verfügbaren Nassläufer-Umwälzpumpen für Heizung und Klima werden die zukünftigen Grenzwerte nicht mehr einhalten. Die meisten heute auf dem Markt verfügbaren ungeregelten Pumpen, aber auch herkömmliche geregelte Pumpen dürfen ab 2013 nicht mehr in den Verkehr gebracht werden.

Die zukünftigen Grenzwerte gehen in der Regel noch über die Anforderungen der aktuellen Energieeffizienzklasse A bei Nassläufer-Umwälzpumpen hinaus. Bemessungsgrundlage dafür, welche Pumpenmodelle zukünftig zum Einsatz kommen dürfen, ist ihr sogenannter Energie-Effizienz-Index (EEI). Er wird durch den Pumpenhersteller nach einem in der Verordnung (EG) 641/2009 definierten Rechenverfahren ermittelt. Dabei wird die mittels eines Lastprofils ermittelte elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe in Relation zu einer Referenzpumpe, d.h. einer durchschnittlichen hocheffizienten Pumpe mit gleicher hydraulischer Leistung, betrachtet. Der Energie-Effizienz-Index Grenzwert für Nassläufer-Umwälzpumpen, die außerhalb des Wärmeerzeugers installiert sind (externe Pumpen), wurde für die erste Stufe auf 0,27 festgelegt. Ab 2013 wird sich der durchschnittliche Stromverbrauch neu in den Verkehr gebrachter Nassläufer-Umwälzpumpen europaweit bereits deutlich reduzieren. Die EEI-Anforderungen werden zum 1. August 2015 weiter auf einen Grenzwert von 0,23 verschärft, dieser Grenzwert gilt dann auch für integrierte Pumpen in neu installierten Wärmeerzeugern oder Solarstationen (siehe Infokasten). Vor diesem Hintergrund sind die Einsparpotentiale auch im Bereich der Nassläufer-Umwälzpumpen beträchtlich. Die EU-Kommission hat ermittelt, dass 2020 bezogen auf die ganze Europäische Union eine Energieeinsparung von 23 TWh Strom pro Jahr – umgerechnet der Stromerzeugung von etwa sechs mittelgroßen Kohlekraftwerken – erreicht werden kann.

Auch wenn bis zum Inkrafttreten der ersten Stufe noch knapp eineinhalb Jahre bleiben, betrifft auch diese Verordnung bereits jetzt Planung und Ausschreibung durch den TGA-Fachplaner – vor allem im Rahmen größerer Bauvorhaben. Hier können erfahrungsgemäß zwischen Planung, Ausschreibung und konkreter Auftragsvergabe etliche Monate vergehen, der konkrete Zeitpunkt für die Ausführung der Gebäudetechnik kann also durchaus in vielen Projekten erst im Laufe des Jahres 2013 liegen. Doch selbst bei früherer Realisierung, d.h. wenn die neuen EU-Verordnungen noch nicht greifen, kann es bereits im Vorfeld – durch die Konzentration auf die stromsparendsten Pumpenmodelle – Engpässe im Sortiment geben. Vor diesem Hintergrund sollten Investoren schon heute auf die Umstellung hingewiesen und auch bei Nass­läufer-Umwälzpumpen in Rich­tung Energieeffizienz beraten werden.

Hocheffizienzpumpen sind Stand der Technik

Mit den Einzelpumpenbaureihen „Wilo-Stratos“ und „Wilo-Stratos Pico“ hat Wilo ein Komplettprogramm für die verschiedenen Anforderungen der Gebäudetechnik im Sortiment, das die ab August 2015 geltenden, besonders strengen Grenzwerte der zweiten Stufe der Verordnung zu Nassläufer-Umwälzpumpen unter der ErP-Richtlinie erfüllt.

Die 2009 vorgestellte Hocheffizienzpumpe „Wilo-Stratos Pico“ für Ein- und Zweifamilienhäuser gilt als besonders sparsam.

Wo die Verwendung z. B. von Hocheffizienzpumpen mit höheren Baukosten verbunden ist, ist der Hinweis auf die deutlich geringeren Stromkosten ein überzeugendes Argu­ment. Unterstützung leistet hier der „LCC-Check“.

Unter lcc-check.wilo.com können die Lebenszykluskosten verschiedener Umwälzpumpen mit denen der Wilo-Hocheffizienz­pumpen verglichen werden. Dabei zeigt sich in der Regel, dass die erzielbaren Strom­kosteneinsparungen zu einer raschen Amortisation der Mehrkosten führen.