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Der Energievergleich zwischen Pumpen mit festem und variabler Verdrängung ist nur sinnvoll, wenn der Betriebszyklus angegeben wird – also der Anteil der Zeit, in der die Maschine im Vollast- bzw. Teillastbetrieb läuft. Bei einem Lastfaktor von 100 % ist eine hochwertige Kolbenpumpe mit festem Hubvolumen (volumetrischer Wirkungsgrad von 95–97 %) unter identischen Bedingungen oft effizienter als eine variable Pumpe, da letztere zusätzliche Verluste durch ihren Verstellmechanismus für das Hubvolumen aufweist. Der Vorteil der variablen Verdrängung zeigt sich bei Teillastfaktoren unter 70 % und nimmt deutlich zu, je höher der Anteil des Teillastbetriebs ist. Eine Industriemaschine, die während 70 % ihrer Betriebszeit im Durchschnitt mit 35 % Last läuft, weist dramatisch andere Energieeinsparungen auf als eine Presse, die während 90 % ihres Zyklus mit 95 % Last betrieben wird.
Die Übergangsrechnung: a Danfoss Bei einer Last von 35 % verbraucht die verstellbare Serie-45-Pumpe etwa 38–42 % ihrer Nenn-Eingangsleistung. Eine vergleichbare Festverdrängungspumpe mit Druckbegrenzungs-Entlastungsventil verbraucht bei 35 % Last 52–58 % der Nennleistung – der überschüssige Anteil wird über den Entlastungspfad in Wärme umgesetzt. Diese Differenz von 10–16 Prozentpunkten bei 35 % Last, multipliziert mit den Betriebsstunden, in denen Teillast dominiert, ergibt die Energieeinsparung. Bei einer jährlichen Betriebsdauer von 2.000 Stunden und einem durchschnittlichen Lastfaktor von 40 % spart die verstellbare Pumpe im Vergleich zu einer Festverdrängungspumpe gleicher Förderklasse 850–1.400 kWh pro Jahr ein – dies entspricht bei europäischen Industriestrompreisen 85–180 US-Dollar pro Jahr an Stromkosten sowie einer jährlichen CO₂-Einsparung von 380–630 kg.
Vergleich des Energieverbrauchs: Festverdrängerpumpe vs. Verstellpumpe bei unterschiedlichen Lastfaktoren
Lastfaktor (% der maximalen Fördermenge) |
Leistungsaufnahme der Festverdrängerpumpe |
Leistungsaufnahme der Verstellpumpe |
Einsparung durch Verstellpumpe |
100 % Last – volle Verdrängungsanforderung |
100 % der Nenn-Eingangsleistung |
102–104 % — variable Steuerungsmechanismus führt zu geringem Zusatzaufwand |
Feste Pumpe leicht besser bei Volllast — variable Pumpe verursacht 2–4 % Mehrverbrauch |
70 % Last — moderate Teilbelastung |
73–78 % — Entlastungs- oder Drosselverluste |
72–75 % — Verdrängung angepasst an 70 % Nachfrage |
Variable Pumpe spart bei 70 % Last 1–5 % — geringer Vorteil tritt hier zutage |
50 % Last — halbe Nachfrage (häufig in der Landwirtschaft) |
58–64 % — erhebliche Entlastungsverluste |
51–55 % — Verdrängung bei 50 % Last mit minimalen Steuerverlusten |
Variable Pumpe spart bei 50 % Last 7–12 % — Vorteil ist eindeutig positiv |
35 % Last — Leichtbetrieb im Standby-Modus oder Langsamlauf |
52–58 % — Großteil der Energie wird über die Druckbegrenzungsventile in Wärme umgesetzt |
36–42 % — Verdrängung proportional zur Nachfrage |
Variable Regelung spart 14–20 % bei 35 % Last — dominierender Einsparbereich |
20 % Last — nahe dem Leerlauf bei geringer Nachfrage |
48–54 % — Pumpe läuft mit voller Drehzahl, nahezu die gesamte Leistung wird in Wärme umgesetzt |
21–26 % — Verdrängung nahe der minimalen Stillstandsposition |
Variable Regelung spart 26–32 % bei 20 % Last — signifikantester Einsparbereich |
Bei Maschinen, die mehr als 80 % der Betriebszeit mit einer Last über 85 % laufen – beispielsweise bestimmte Hydraulikpressen und Verdichter – liegt die Amortisationsdauer einer variablen Pumpe bei über 5–7 Jahren; hier ist eine hocheffiziente Festverdrängerpumpe die bessere Investition. Bei landwirtschaftlichen Mähdreschern, Baggern und Industriemaschinen mit stark schwankenden Lastprofilen beträgt die Amortisationsdauer einer variablen Pumpe derzeit typischerweise 18–36 Monate bei den aktuellen Energiepreisen in Europa. HOVOO liefert Servicekomponenten für Pumpen mit veränderlicher Verdrängung sowie dichtungssets für Danfoss die Plattformen der Serien 45 und H1, um die Effizienz zu bewahren, die die Investition rechtfertigt. Vollständige Referenzen unter hovooseal.com.
