Elektromotoren machten 2021 rund 46 % des gesamten Strombedarfs in Europa aus, wovon 70 % auf Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren entfallen. Viele dieser Anwendungen laufen mit konstanter Drehzahl, auch wenn die Last variiert. Zwei Studien des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT im Auftrag des CEMEP (Europäische Komitee der Hersteller von elektrischen Maschinen und Leistungselektronik) zeigen nun, dass durch eine bedarfsgerechte Regelung per Frequenzumrichter bis zu 140 TWh (Terawattstunden) elektrische Energie pro Jahr eingespart werden könnten – das entspricht etwa 5 % des gesamten Strombedarfs der EU.

Ein Frequenzumrichter passt die Drehzahl eines Elektromotors an den tatsächlichen Bedarf an. Laut Fraunhofer ICT liegt das Einsparpotenzial je nach Gerät und Lastprofil zwischen 10 und 70 %. Untersucht wurden Elektromotoren für Pumpen, Ventilatoren und Kompressoren in Leistungsklassen gemäß EN zwischen 0,37 und 1300 kW in Bereichen wie Wasser- und Abwasserpumpen, Heizungs- und Klimatechnik, Lüftung sowie industrielle Kühl- und Heizprozesse.

Höchstes Potenzial bei Frischwasserpumpen

Besonders bei Frischwasserpumpen sehen die Forschenden einen Effekt von 18 bis 24 % weniger Energiebedarf. Rund 50 % der Pumpen und 40 % der Ventilatoren arbeiten derzeit noch mit fester Drehzahl. In einigen Anwendungen mit konstanter Last, wie Schwimmbadpumpen oder Abwasserförderung, bringt eine Drehzahlregelung hingegen keinen unmittelbaren Vorteil.

Neben der direkten Energieeinsparung können mit Frequenzumrichter kleinere, effizientere Geräte eingesetzt werden, die bei höherer Drehzahl dieselbe Leistung erbringen. Dies bestätigte eine der Studien auch für Konstantlastanwendungen wie die genannten Pumpen für Swimmingpools und zur Abwasserbeförderung.

Weitere nachgelagerte Spareffekte sind beispielsweise in Systemen denkbar, in denen das zu transportierende Gut Wärmeenergie enthält, wie bei der Versorgung von Gebäuden mit Warmluft: Lässt sich deren Durchsatz flexibel an den Bedarf anpassen, wird insgesamt auch weniger Wärmeenergie benötigt. Die vorliegenden Studien quantifizieren solche Effekte jedoch nicht.

Eine Einsparung von 140 Terawattstunden elektrischer Energie in Europa würde den CO₂-Ausstoß um etwa 38 Millionen Tonnen pro Jahr verringern – so viel, wie beim Verbrennen von 14,2 Milliarden Litern Dieselkraftstoff freiwerden, heißt es in der Mitteilung des Fraunhofer ICT.

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