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Wachstum ist angesagt: Für 2014 meldet der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) ein Umsatzwachstum der deutschen Prozessautomatisierer von 6-7 Prozent. Ein Erfolg, der sich 2015 fortsetzen soll. Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik meldet ebenfalls steigende Auftragseingänge. Gleichzeitig stehen produzierende Unternehmen vor der Herausforderung, ihre Prozesse immer effizienter zu gestalten. Dazu ist eine höhere Automatisierung erforderlich – aus Gründen der Wirtschaftlichkeit (Energie- und Personalkosten) ebenso wie unter den Aspekten der Qualität (Reproduzierbarkeit) und der Zuverlässigkeit (Arbeitssicherheit, Umweltschutz).

 

Ein Trend, der auch nicht haltmacht vor Pumpen, Kompressoren und Armaturen: Diese müssen sich in Automatisierungskonzepte flexibel einbinden lassen. Hersteller bieten deshalb zunehmend Systemlösungen oder sogar Package-Units an, die mehr leisten als das reine Produkt „Prozesspumpe“‚“Verdichter“ oder „Regelventil“. Unverkennbar geht die Entwicklung – parallel zur Anbindung aller relevanten Technik in die zentrale Prozessleittechnik – zur dezentralen Intelligenz auf Komponentenebene. Das entlastet zum einen die zentrale Leittechnik und macht zum anderen die Anlagentechnik flexibel für Änderungen im Prozess.

 

Intelligent, dezentral, vernetzungsfähig

Ein weiterer Trend heißt Modularisierung: Wenn Komponenten – nach dem Lego-Prinzip – je nach Anwendung flexibel miteinander kombiniert werden oder ein Austausch binnen einer Stunde gefordert wird, muss die Technik sich schnell den neuen Anforderungen anpassen und in verschiedenste Systeme einbinden lassen. Für Komponenten-Hersteller heißt das: Technik zur Einbindung in die zentrale Leittechnik muss kommunikativer werden – beispielsweise mithilfe der echtzeitfähigen Ethernet-Bus-Technologie. Zum anderen muss die Komponente vor Ort per Mikroprozessor und hinterlegten Algorithmen in eigener Regie bestimmte Funktionalitäten ausführen können. Der Datenaustausch muss dazu in beide Richtungen (bidirektional) möglich sein – das ist der Kern des Industrie 4.0-Konzepts: Der Fluss von Information von der zentralen Leittechnik zur dezentralen Feld-Komponente und zwischen den Komponenten, beispielsweise zwischen Pumpe und Armatur oder zwischen Kompressor und Armatur.

 

Smarte Armaturen

Armaturen beeinflussen die Stoffströme zur Regelung von Prozessgrößen wie beispielsweise Druck, Temperatur, Durchfluss und Füllstand. Immer öfter werden ‚intelligente‘ Stellventile angeboten, die durch elektronische Zusatzmodule nicht nur die Regelungsaufgabe erfüllen, sondern auch den Wartungs- oder möglichen Reparaturbedarf selbsttätig und vor Auftritt eines Schadens erkennen. Im Ergebnis verbessern diese smarten Armaturen die Produktionssicherheit, führen zu mehr Kosteneffizienz und tragen zum Umweltschutz bei.

 

Energiemanagement: Druckluft noch effizienter

Bei immer mehr Unternehmen setzt sich das betriebliche Energiemanagement durch. Der Fokus liegt vor allem auf der Optimierung des Gesamtsystems. Die künftig vorgeschriebenen IE 3- Elektromotoren werden weitere Effizienzsteigerungen bringen. Speziell bei variablen Druckluftverbräuchen erwarten die Betreiber schnell reagierende Antriebe mit hoher Lebensdauer, die auch bei häufigem Anlauf im Start-Stopp-Betrieb zuverlässig arbeiten.

 

‚Druckluft effizient‘ hieß vor Jahren eine große Kampagne in Deutschland – die Blaupause zu ähnlichen Initiativen der Deutschen Energie-Agentur (dena). Und es geht immer noch ein Stück effizienter, wie eine Studie von Markus P. Rößler (TU Darmstadt, 2014) zeigt. Demnach erreichten die Unternehmen in den Jahren 2002 bis 2012 beim Gesamtsystem ‚Druckluft‘ durchschnittlich eine 5- bis 10-prozentige Steigerung der Energieeffizienz. Experten wissen: Eine Steigerung über 10 % hinaus wäre technisch möglich, wird aber aus Kostengründen zumeist nicht realisiert.

 

Ölfreie Druckluft gewinnt darüber hinaus weiter an Bedeutung, das gilt nicht nur für sensible Anwendungen wie in der Medizintechnik, der Pharma- oder Lebensmittelindustrie: Vor dem Hintergrund des sich immer weiterentwickelnden ökologischen Bewusstseins werden auch bei Standardanwendungen verstärkt ölfreie Technologien nachgefragt.

 

Ökodesign-Richtlinie verschärft ab 2015 die Anforderungen

Den ‚schlafenden Riesen‘ Energieeffizienz aufwecken und zur zweiten Säule der Energiewende machen – dies ist das Ziel des NAPE (Nationaler Aktionsplan Energieeffizienz), der am 3. Dezember 2014 vom Bundeskabinett verabschiedet wurde. Bestimmte Energieeffizienzmaßnahmen werden finanziell gefördert, verstärkt setzt NAPE auf Beratungsleistungen und Netzwerke; auf regulatorische Vorgaben verzichtet der Bund weitgehend. Das ist bei der Ökodesign-Richtlinie anders: Auf europäischer Ebene laufen seit 2005 unter dem Begriff EuP (‚Energy using Products = energiebetriebene Produkte’; heute: ErP = Energy related Products = energieverbrauchsrelevante Produkte) Gesetzgebungsverfahren zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes durch Minimierung des elektrischen Stromverbrauchs.

 

Die Motoren-Richtlinie (EG640/2009) ist ein zentraler Punkt des Ökodesigns. Sie betrifft sowohl Pumpen wie Kompressoren. Für die Hersteller bedeutete dies, sich auf Hocheffizienzmotoren und Frequenzumformer zur Drehzahlregelung zu konzentrieren. Hinzu kam – ebenfalls als Folge entsprechender EU-Vorgaben – ein verstärkter Fokus auf den hydraulischen Wirkungsgrad von Pumpen. In diesem Jahr verschärft Brüssel die Anforderungen: Ab dem 1. Januar 2015 müssen alle Elektromotoren von 7,5 bis 375 kW entweder die IE3-Norm oder die IE2-Norm unter Verwendung eines Frequenzumrichters erfüllen. In zwei Jahren (2017) müssen alle Elektromotoren von 0,75 bis 375 kW entweder die IE3-Norm oder die IE2-Norm unter Verwendung eines Frequenzumrichters erfüllen. Ab dem 1. Januar 2015 müssen bestimmte Trockenläufer-Wasserpumpen einen höheren hydraulischen Wirkungsgrad aufweisen (Mindesteffizienz-Index MEI ≥ 0,4).
Ab dem 1. August 2015 dürfen außerhalb von Heizungs- und Kühlanlagen installierte (‚externe’) Nassläufer-Umwälzpumpen einen Energie-Effizienz-Index (EEI) von max. 0,23 aufweisen – und es sind auch Umwälzpumpen betroffen, die in Heizungsanlagen integriert sind. Zum Stichtag 1. Januar 2020 müssen auch in bestehende Produkte integrierte Umwälzpumpen den Grenzwert von max. 0,23 erfüllen. Damit endet die Möglichkeit, integrierte Heizungsumwälzpumpen zu ersetzen, die vor dem 1. August 2015 in Verkehr gebracht wurden.

 

Vom Pumpen-Gesamtmarkt – geschätzt sind das weltweit rund 30 Milliarden Euro – beansprucht der führende Anbieter gerade einmal einen Marktanteil von knapp 9 %. Das zeigt, wie kleinteilig die Pumpenbranche aufgestellt ist. Gleiches gilt für die Anbieter von Kompressoren und Armaturen.
Auf der ACHEMA 2015 wird diese traditionell größte Ausstellergruppe auf 34.000 m² die Innovationskraft des Mittelstands präsentieren. Die Stichworte sind optimierte Systemlösungen und Wirkungsgrade, intelligente Steuer- und Regelungskonzepte, reduzierte Emissionen und umweltgerechte Konstruktionen. Automation und Vernetzung bieten die Chance zu Produktivitätssteigerungen: Die Strömungsmaschine 4.0. hält Einzug.

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