Die Fluidik bewegt die Welt – was bewegt die Fluidik?

Pumpen – aber natürlich auch Verdichter – sind energiehungrige Aggregate: Schätzungen gehen davon aus, dass rund ein Viertel des Industriestroms für das Fördern von Fluiden eingesetzt wird. Auf die Stromproduktion der Welt bezogen sind es immer noch 10 % – jedes zehnte Kraftwerk arbeitet also nur, um flüssige Medien von A nach B zu transportieren.

Das ist nicht immer effizient: Vor allem falsch dimensionierte, verschlissene oder ungeregelte Pumpen sowie ineffiziente Verdichter und Druckluftleckagen gelten als enorme Energiefresser. Dazu kommt die Unsitte, aus Unwissenheit oder Unsicherheit Pumpen zu groß auszulegen. Dadurch arbeiten die Aggregate außerhalb ihres optimalen Wirkungsgrades, müssen gedrosselt werden und verschleißen schneller. Dabei könnte schon die konsequente Nutzung moderner Drehzahlregelungen helfen, allein in Deutschland 7,5 Terawattstunden Energie sowie 4 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen einzusparen. Durch den geringeren Energieverbrauch geregelter Antriebe, verbesserter Laufradgeometrien oder geringerer Spaltmaße amortisieren sich die Mehrkosten für neue Aggregate.

Dazu kommt die enorme Belastung durch die hohen Energiepreise, der sich vor allem Unternehmen mit einer tiefgehenden Integration vorgelagerter Herstellungsschritte ausgesetzt sehen: Produktionsprozesse wie das Gießen von Maschinenenteilen oder Testläufe großer Pumpen gehen angesichts der Energiebedarfe im Megawatt-Bereich bei enormen Kosten für Strom und Gas massiv ins Geld, warnen Experten – und erinnern daran, dass Industrieunternehmen im Gegensatz zu Verbrauchern nicht von Festpreisgarantien profitieren. Daher sind Energie- und Kostenoptimierung 2023 für die Pumpenhersteller nicht nur Punkte im Lastenheft der Produktentwicklung, sondern stehen auch bei eigenen Herstellungsprozessen im Mittelpunkt.

Neben effizienten Antrieben und präziser Regelung nutzen immer mehr Anbieter Methoden wie die softwareunterstützte Anomalie-Erkennung, bei der ein Algorithmus die aktuellen Betriebszustände untersucht. Aus diesen Werten kann die Software Prognosen zu künftigen Fehlern oder Anomalien ableiten und entsprechende Maßnahmen vorschlagen. Mit dieser vorausschauenden Instandhaltung oder Predictive Maintenance ließen sich rund 70 % der ungeplanten Anlagenstillstände verhindern, erklärt der VDMA. Selbst bei vergleichsweise simplen Komponenten wie Armaturen und sogar Dichtungen wird der Ruf nach der Integration in das Condition Monitoring lauter – gar nicht so einfach, wenn die notwendige Sensorik etwa auch im Atex-Bereich arbeiten soll. Selbst Gleitringdichtungen schaffen mit Produkten wie EagleBurgmanns drahtlosen Smart-Seal-Sensoren den Sprung in die digitale Welt

Denn gerade beim Umgang mit explosiven oder umweltgefährdeten Stoffen sind Betreiber immer weniger bereit, ein Risiko hinzunehmen. Daher sind etwa dichtungsfreie magnetgekuppelte Pumpen heiß begehrt, vor allem weil Hersteller wie Richter Chemie-Technik diese mit medienberührenden Teilen oder Auskleidungen aus PFA oder PTFE liefern. Da Magnetkraft jedoch nur ein gewisses Drehmoment übertragen kann, ist manchmal eine durchgehende Welle unerlässlich – und die geht noch dichter, etwa mit leckagefreien Gleitringdichtungen von EagleBurgmann. Die stickstoffgespülten Abdichtlösungen kommen bei Kompressorstationen für Erdgaspipelines zum Einsatz, wo sie den Austritt klimaschädlichen Methans verhindern.

Energiepreisschock, stockende Lieferketten und Ukraine-Krieg: Es läuft nicht richtig rund für Europas Industrie. Da kommt es fast schon einem kleinen Wunder gleich, dass der deutsche Maschinen- und Anlagenbau-Verband VDMA davon spricht, dass 2022 für die Hersteller von Pumpen, Armaturen und Strömungstechnik „viel besser als erwartet“ lief. Das kann allerdings viel bedeuten: Die reinen Zahlen aus dem VDMA-Bericht „Pumpen und Kompressoren für den Weltmarkt 2023“ zeigen trotz des zur Schau getragenen Optimismus rückläufige Aufträge (-3 %) und Umsätze (-2 %) gegenüber dem Vorjahr. Gleichzeitig löst sich langsam der in den Corona-Jahren aufgebaute Auftragsstau auf – was für die Betreiber ein Vorteil ist, bedeutet für die Zulieferer auf neue Auftragseingänge angewiesen zu sein.

Dabei kommt ein „weiter wie bisher“ immer weniger infrage: Nicht einmal bisher so verlässliche Absatzmärkte wie China konnten das enorme Tempo halten, scheint es. Während das Reich der Mitte wieder vermehrt Pumpen nachfragt (+8 %), drängen immer mehr chinesische Anbieter mit hochwertigen Produkten auf den deutschen und europäischen Markt. So nahmen die Pumpenimporte nach Deutschland um satte 12 % zu. Ein ähnliches Bild ergibt sich auch für die Drucklufttechnik, wobei hier die Exporte nach China um 17, die Importe um 14 % stiegen.

Übertrafen in den Vorjahren die Auftragseingänge die tatsächlich erzielten Umsätze – ein typischer Indikator für Lieferschwierigkeiten – relativieren sich diese nach und nach. Standardteile wie Blenden oder Bleche sind meist wieder am Markt verfügbar, Elektronikkomponenten wie Chips oder Halbleiter bleiben jedoch Sorgenkinder. Dass trifft weniger die Hersteller von Kugelhähnen und Absperrklappen, aber durchaus die Antriebslieferanten – Vor allem, da der Trend zu Digitalisierung, Vernetzung und Modularisierung ungebrochen ist. So nutzen Firmen wie beispielsweise Samson die Möglichkeiten der Erweiterung des Ethernet-Standards um das Advanced-Physical-Layer (Ethernet-APL) dafür, Stellungsregler mit einer Ethernet-gestützten Profibus-Kommunikation mit integrierter Ventildiagnose auszurüsten.

Solche Zusatzintelligenz funktioniert aber nur, wenn die begehrten Elektronikbauteile, allen voran Halbleiter, auch zeitnah lieferbar sind. Mit einer Entlastung rechnen Experten nicht vor Ende 2023. Das stellt vor allem Pumpenhersteller vor Herausforderungen, die große Hoffnungen in die Integration ihrer Aggregate in cyber-physikalische Systeme setzen.

Denn daran, dass die Fluidik der Zukunft sich über die bloßen Komponenten wie Pumpen oder Kompressoren hinaus in Richtung digital unterstützter Systemlösungen entwickelt, besteht kaum ein Zweifel. Ob in Zukunft eine KI bei der Auslegung von Pumpen hilft, Algorithmen die zustandsorientierte Instandhaltung ermöglichen oder Medientrasnfer als Abo (‚Pump as a service‘) die bisherigen Geschäftsmodelle ergänzen, eine Zukunft ohne Pumpen, Armaturen oder Verdichter ist unvorstellbar.