Die EtaLine Pro als Gesamtsystem: Steffen Horchler im Interview

Ein völlig neuer Ansatz bei der Pumpen-Entwicklung

KSB-Magazin: Hallo Herr Horchler, Sie sind seit 2002 bei KSB beschäftigt und arbeiten zurzeit als Produkt-Manager für die neu entwickelte Inlinepumpe EtaLine Pro. Stellen Sie uns Ihr neues „Baby“ doch einmal kurz vor.

S.H.: Sehr gern. Bei der neuen EtaLine Pro handelt es sich um eine völlig neuartige Inline-Pumpe, die wir zunächst einmal speziell für Anwendungen in der Gebäudetechnik konzipiert haben. 

KSB-Magazin: Sie sagen: „völlig neuartig“. Können Sie uns das näher erläutern?

S.H.: Die EtaLine Pro wurde von Grund auf völlig anders konzipiert und entwickelt als bisherige Pumpen. Wir wollen damit die aktuellen und künftigen ErP-Vorschriften übertreffen.

KSB-Magazin: ErP steht für Energy related Products. Die Vorschriften dazu sind vielleicht besser bekannt als die EU Ökodesign-Richtlinie. Mit diesen Vorgaben möchte die Europäische Union den Klimaschutz vorantreiben, indem sie den Stromverbrauch von energieverbrauchsrelevanten Produkten vorschreibt.

S.H.: Genau. Schätzungen gehen davon aus, dass rund 10 Prozent des weltweiten elektrischen Energieverbrauchs allein auf Pumpen zurückzuführen sind – also ein gewaltiges Potenzial. Kein Wunder, dass die EU diese Verordnung schnellstmöglich implementieren möchte.

KSB-Magazin: Was bedeutet das konkret für die Entwicklung?

S.H.: Die neuen Verordnungen sorgen einfach dafür, dass unzeitgemäße Stromfresser in der EU nicht mehr angeboten werden können und so nach und nach verschwinden – ähnlich wie damals beim Verbot klassischer Glühbirnen. Die Verordnung für Umwälzpumpen wurde 2009 in Kraft gesetzt und über die Jahre hinweg immer wieder überarbeitet, erweitert und natürlich auch verschärft. Und ich prophezeie mal, dass dieses Vorgehen auch auf Trockenläufer übertragen wird. Aber mit der neuen EtaLine Pro sind wir da bestens aufgestellt.

IE? MEI? EEI? Was denn nun?

KSB-Magazin: Im Zusammenhang mit Energieeffizienz bei Pumpen liest man häufig die Abkürzungen IE, MEI und EEI. Was bedeuten diese Kürzel und wie hängen die miteinander zusammen?

S.H.: IE steht für „International Efficiency“. Die Angabe klassifiziert den Wirkungsgrad eines Motors. Die Skala reichte bis vor kurzem noch von IE1 – schlechtester Wert – bis zu IE4 – bester Wert. Allerdings sind schon seit Jahren Motoren auf dem Markt, die noch effizienter arbeiten als IE4. Daher wurde die Norm aktualisiert und Motoren können heute auch der Klasse IE5 entsprechen.

Der MEI steht für „Minimum Efficiency Index“ und bezieht sich speziell auf die Hydraulik einer Wasserpumpe. Um diesen Index zu ermitteln wird der Wirkungsgrad verschiedener Pumpentypen bei Teillast und Überlast gemessen und mit einer Formel errechnet. Der MEI setzt die Messergebnisse in Relation zum effizientesten Produkt auf dem Markt. Ein aktueller MEI von beispielsweise MEI ≥ 0,7 sagt aus, dass über 70 Prozent der anderen am Markt verfügbaren Pumpen dieses Typs im Wirkungsgrad schlechter sind.

KSB-Magazin: Damit haben wir Aussagen über den Motor und über die Hydraulik – aber noch keine über die komplette Pumpe.

S.H.: Genau, das ist der entscheidende Punkt. IE5 heißt zwar, dass wir einen guten Motor haben und ein MEI von 0,7, dass wir eine gute Hydraulik haben – für das Gesamtsystem Pumpe ist das aber noch keine wirklich belastbare Aussage. Entscheidend ist vielmehr der gemeinsame Wirkungsgrad aus Elektromotor, Pumpenhydraulik und elektronischer Regelung – angepasst an den Bedarf im Teillastbereich, der in der überwiegenden Zeit im Jahr gefahren wird.

KSB-Magazin: Und da kommt der EEI ins Spiel?

S.H.: Richtig! Aktuell liegt ein Entwurf einer EU-Verordnung vor, welche die Effizienz von Trockenläufer-Pumpen realistischer bewerten wird. EEI steht für Energy Efficiency Index. Hier wird die elektrische Leistungsaufnahme des Motors in Relation zur hydraulischen Förderleistung gesetzt. Also wieviel Strom braucht die Pumpe, um eine bestimmte Menge Wasser zu fördern?

KSB-Magazin: Wie wird der Wert ermittelt?

S.H.: Ähnlich wie der MEI ist auch der EEI keine absolute Messgröße, sondern ein Verhältniswert. Zur Festlegung geht man auch hier von Referenzwerten der am Markt verfügbaren Pumpen aus. Der Wert wird berechnet, indem die durchschnittliche Leistungsaufnahme der Pumpe, mit der Bezugsleistungsaufnahme einer aktuellen Standard-Pumpe verglichen wird. Ein EEI von 0,3 bedeutet beispielsweise, dass die Pumpe nur 30 Prozent der Leistung benötigt, die mal als kritischer Schwellenwert definiert wurde. Oder einfach ausgedrückt: Je niedriger der EEI, desto weniger Energie verbraucht die Pumpe. Aber Achtung! Der EEI einer Trockenläufer-Pumpe kann zukünftig nicht mit dem EEI einer Nassläufer-Pumpe verglichen werden, da andere Referenzleistungen zugrunde liegen.

KSB-Magazin: Okay, und wie sind Sie jetzt bei der neuen EtaLine Pro daran gegangen, um einen möglichst niedrigen EEI zu erreichen?

S.H.: Nun, anhand von IE und MEI sieht man ja, dass eine Pumpe aus ganz verschiedenen Komponenten besteht. Da haben wir zunächst einmal das Herzstück der Pumpe: die Hydraulik, also das Laufrad im Gehäuse, welches das Medium ansaugt und ins Druckrohr pumpt. Dann haben wir den Motor, der die Hydraulik antreibt. Und dann haben wir bei modernen Pumpen auch noch die elektronische Steuerung mit Sensorik, Drehzahlregelung und so weiter.

Und bisher war es so, dass jede dieser Komponenten für sich allein auf optimale Effizienz getrimmt wurde. Wir haben also bisher einen sparsam laufenden Motor, eine effiziente Hydraulik und eine optimierte Steuereinheit. Alles für sich allein. Problem: Die müssen dann erstmal bestmöglich zusammengesetzt werden und dann auch noch gut miteinander harmonieren.

KSB-Magazin: Erinnert ein bisschen an eine Fußballmannschaft …

S.H.: Ganz genau: Sie haben einen Weltklasse-Torhüter, einen Top-Mittelfeldspieler und einen begnadeten Stürmer. Damit ist die Wahrscheinlichkeit, ein gutes Team zu haben schon mal hoch. Aber jetzt kommt es darauf an, dass die drei auch perfekt miteinander zusammenspielen. Ich wage zu behaupten: Ein optimal eingespieltes Team wird die drei Einzelsieger schlagen. Um auf die Pumpe zurückzukommen: Wir haben festgestellt, dass wir mit unseren Einzelkomponenten zwar schon eine sehr hohe Gesamteffizienz erreichen konnten, aber ein perfekt aufeinander abgestimmtes Gesamtsystem doch noch Potenzial für mehr bieten würde. Irgendwelche Adapter und Schnittstellen, die wir bisher brauchten, um die Einzelkomponenten zusammenzubringen, sollten möglichst komplett entfallen. Denn auch die kosten Energie.

Entwicklung heißt auch, völlig neue Wege zu gehen

KSB-Magazin: Das heißt, Sie mussten bei der Konzeption und Entwicklung der Pumpe komplett neu beginnen.

S.H.: Absolut, wir hatten ein praktisch leeres Blatt Papier vor uns. Und anstelle jetzt mit verschiedenen Teams für die verschiedenen Disziplinen zu arbeiten, haben wir mit Experten ein interdisziplinäres Team gebildet- mit Fachleuten für den Motor und für die Hydraulik, aber auch Elektroniker, Software-Ingenieure und Produkt-Designer waren von Anfang an dabei.

KSB-Magazin: Und dann ging es los. Wie sind Sie vorgegangen?

S.H.: Wir haben uns zum Beispiel die Fragen gestellt, was ist die richtige Spannung an den internen Motorklemmen, was ist die richtige Drehzahl an der Pumpenwelle? Dabei haben wir uns nicht von unzeitgemäßen Konventionen (400V, 50 Hz gleich 3000 rpm) leiten lassen. Eine höhere Spannung beispielsweise, reduziert den Strom und damit die Masse an Kupfer. Eine höhere Drehzahl reduziert das Drehmoment und damit die Masse an Wellenstahl. Das ist wie in der Formel 1, man kann die Leistung aus der Drehzahl oder aus dem Hubraum gewinnen. So ist unsere EtaLine Pro dank höherer Drehzahlen deutlich leichter und kompakter.

KSB-Magazin: Wie war das Ergebnis?

S.H.: Das Ergebnis war für unsere Verhältnisse schon disruptiv: Die neue EtaLine Pro hat zum Beispiel bei 20 m³/h Förderstrom und einer Förderhöhe von 30 m einen um 43 % reduzierten CO₂-Ausstoß in der Produktion und erscheint jetzt deutlich mehr aus einem Guss als alle ihre Vorgängerinnen. Es gibt jetzt ein Gehäusekonzept, mit nur einem Display, einem Typenschild, integrierten Sensoren und einer modern gestalteten und leicht zu bedienenden Steuereinheit. Alles wirkt viel gesamtheitlicher durchdacht.

Auf die inneren Werte kommt es an!

KSB-Magazin: Aber ich nehme an, dass dieser holistische Ansatz sich nicht nur in der Produktion zeigt, oder?

S.H.: Natürlich nicht. Das Ziel war es, eine Pumpe zu entwickeln, die nicht nur hocheffizient läuft, sondern allen Aspekten der Nachhaltigkeit entspricht. Wir wollten zum Beispiel die Anzahl der nötigen Varianten deutlich reduzieren. Wir erreichen den individuellen Bedarf des Kunden, mit kurzer Lieferzeit und ohne mechanische Individualisierung. Mittels „Tune to process“ können wir so der gleichen Hardware ein zweites bzw. drittes Leben schenken und die Use-Phase entscheidend verlängern.

KSB-Magazin: Nicht schlecht …

S.H.: Dadurch vermeiden wir die Effizienzverluste durch in der Regel „aus Angst“ zu groß dimensionierte Maschinen. Eine EtaLine Pro kann man nur effizient betreiben.

KSB-Magazin: Warum?

S.H.: Weil die Pumpe mit den verfügbaren sensorlosen Regelarten immer bedarfsgerecht läuft – oder über die KSB FlowManager App an veränderte Anlagenparameter einfach und intuitiv angepasst werden kann. Zudem bietet die Pumpe zu jeder Zeit volle Transparenz über den Betriebs- und Anlagenzustand.

KSB-Magazin: Vielen Dank schon mal für die Ausführungen, Herr Horchler. Wagen wir zum Abschluss noch einen Blick in die Zukunft. Was denken Sie? Kann diese ganzheitliche Konzeptionierung der Pumpe als Vorbild für weitere Entwicklungen bei KSB dienen?

S.H.: Ich denke schon. Gerade die Herangehensweise in einem interdisziplinären Team war aus meiner Sicht extrem zielführend. Und das Ergebnis beeindruckt mich wirklich: Wenn man Pumpen konsequent nicht als Zusammenbau von Einzelkomponenten betrachtet, sondern als vollintegrierte systemische Einheit ist noch einiges an Effizienzpotenzial zu heben. Energie wird immer teurer und Nachhaltigkeit immer wichtiger. Von daher sehe ich die EtaLine Pro absolut als Vorreiter und Vorbild auch für andere Baureihen. Da ist noch einiges zu holen für uns!