EtaLine Pro jako komplexní systém: rozhovor se Steffenem Horchlerem

Zcela nový přístup ve vývoji čerpadel

Newsletter KSB: Dobrý den, pane Horchlere, ve společnosti KSB jste zaměstnán od roku 2002 a v současné době pracujete jako produktový manažer pro nově vyvinuté in-line čerpadlo EtaLine Pro. Mohl byste nám prosím představit své nové "miminko"?

S.H.: S radostí. Nové EtaLine Pro je zcela nové in-line čerpadlo. Původně jsme je vyvinuli speciálně pro aplikace v oboru Technická zařízení budov.

Newsletter KSB: Říkáte tomu „kompletní novinka“. Co tím myslíte?

S.H.: Hned od začátku bylo EtaLine Pro navrženo a vyvinuto velmi odlišně od všech předchozích čerpadel. Tímto způsobem se snažíme předčít současné a budoucí požadavky směrnice ErP.

Newsletter KSB: ErP je zkratka pro energetické produkty. Odpovídající směrnice může být známější jako směrnice EU o ekodesignu. S požadavky v nich stanovenými chce Evropská unie pokročit v ochraně klimatu. Cílem směrnice je úspora energie a dalších zdrojů při výrobě, provozu a likvidaci výrobků spojených se spotřebou energie.

S.H.: Přesně tak. Odhaduje se, že čerpadla představují asi 10 procent celosvětové spotřeby energie – to je obrovský potenciál.

Newsletter KSB: Co to přesně znamená pro vývoj?

S.H.: Nové předpisy stanovují, že zastaralé žrouty energie již nelze v EU nabízet; budou postupně vyřazeny – podobně jako při zákazu klasických žárovek. Nařízení komise pro bezucpávkové cirkulační čerpadla vstoupilo v platnost v roce 2009 a bylo v průběhu let mnohokrát aktualizováno. Přirozeně se to zpřísnilo. Předpokládám, že tento postup bude aplikován i na ucpávková čerpadla. S novým čerpadlem EtaLine Pro jsme v dobré pozici.

IE? MEI? EEI? Co znamenají a jak se uplatňují?

Newsletter KSB: V souvislosti s energetickou účinností čerpadel se často setkáváte se zkratkami IE, MEI a EEI. Co znamenají a jak jsou propojeny?

S.H.: IE je mezinárodní zkratka pro účinnost. Slouží ke klasifikaci motoru z pohledu tohoto parametru. Donedávna se pohyboval od IE1 – jako nejhorší hodnota po IE4 – jako nejlepší hodnota. Motory přesahující účinnost IE4 jsou však na trhu již léta. Z tohoto důvodu byla norma aktualizována a motory lze nyní také klasifikovat jako IE5.

MEI je zkratka pro index minimální účinnosti a zejména se týká hydraulického systému čerpadla. K určení tohoto indexu se měří účinnost různých typů čerpadel v podmínkách částečného zatížení a přetížení a vypočítá se pomocí specifického vzorce. MEI uvádí výsledky měření ve vztahu k nejúčinnějšímu produktu na trhu. Aktuální MEI ≥ 0,7 například ukazuje, že více než 70 procent čerpadel tohoto typu dostupných na trhu má horší účinnost.

Newsletter KSB: Nyní jsme dostali informace o motoru a hydraulickém systému – ale zatím žádné bližší detaily o kompexním čerpadle.

S.H.: Přesně tak. Toto je zásadní bod. S IE5 máme dobrý motor a hodnotu MEI 0,7 – což znamená dobrý hydraulický systém, ale to není koncizní a spolehlivé prohlášení pro čerpadlo jako komplexní systém. Rozhodující je celková účinnost elektromotoru, hydraulického systému a elektronického řídicího systému – vše je přizpůsobeno požadavkům na částečné zatížení, protože systém bude v těchto podmínkách běžet po většinu roku.

Newsletter KSB: A tady vstupuje do hry EEI?

S.H.: Přesně tak. V současné době návrh nařízení EU posuzuje účinnost ucpávkových čerpadel realističtěji. EEI znamená index energetické účinnosti. Uvádí příkon elektromotoru do vztahu k výkonu čerpadla. Jinými slovy, kolik energie čerpadlo potřebuje k přepravě určitého množství vody.

Newsletter KSB: Jak se tato hodnota určuje?

S.H.: Podobně jako MEI je EEI spíše relativní než absolutní měrnou jednotkou. I zde jsou použity referenční hodnoty čerpadel dostupných na trhu. Hodnota se vypočítá porovnáním průměrného příkonu čerpadla s referenčním příkonem běžného standardního čerpadla. Například EEI 0,3 znamená, že čerpadlo vyžaduje pouze 30 procent výkonu definovaného dříve jako kritická prahová hodnota. Zjednodušeně řečeno: čím nižší EEI, tím méně energie čerpadlo spotřebuje. Mějte však prosím na paměti, že EEI ucpávkového čerpadla nebude možné v budoucnu srovnávat s EEI bezucpávkového čerpadla, protože budou použity jiné referenční hodnoty.

Newsletter KSB: Dobře, a jak jste k tomu přistoupili, abyste dosáhli co nejnižšího EEI u nového čerpadla EtaLine Pro?

S.H.: No, z IE a MEI vidíme, že čerpadlo se skládá z velmi odlišných součástí. Především hlavní část čerpadla: hydraulický systém, tedy oběžné kolo v tělese čerpadla, které nasává kapalinu a čerpá ji do výtlačného potrubí. Pak máme motor pohánějící hydraulický systém. A v neposlední řadě moderní čerpadla obsahují také elektronický řídicí systém se senzory, regulací otáček atd.

Dříve byla každá z těchto komponent individuálně navržena pro optimální účinnost. Takže jsme měli motor, který byl hospodárný na provoz, účinný hydraulický systém a optimalizovanou řídicí jednotku. Každý z nich samostatně. Problém: tyto komponenty musí být co nejlépe kombinovány a také musí být vzájemně harmonizovány.

Newsletter KSB: Zní to trochu jako fotbalový tým…

S.H.: Přesně tak. Můžete to přirovnat ke světovému brankáři, špičkovému záložníkovi a talentovanému útočníkovi. Pravděpodobnost, že vytvoří dobrý tým, je vysoká. Důležité ale je, aby se jim všem třem dobře hrálo. S jistotou bych řekl: tým, který spolu hraje perfektně, by porazil tým složený z těchto tří individuálních hvězd. Abychom se vrátili k čerpadlu: všimli jsme si, že jsme byli schopni dosáhnout velmi vysoké celkové účinnosti s našimi jednotlivými komponentami, ale že dokonale sladěný celkový systém má potenciál pro ještě lepší výsledky. Chtěli jsme se téměř úplně zbavit všech adaptérů a rozhraní, které jsme dříve vyžadovali pro kombinování jednotlivých komponent. Protože to také stojí energii.

Vývoj také znamená jít novými cestami

Newsletter KSB: To znamená, že při navrhování a vývoji čerpadla jste museli začít od nuly.

S.H.: Rozhodně. Začali jsme prakticky s čistým listem. A místo práce s různými týmy pro různé obory jsme vytvořili interdisciplinární tým s odborníky na motor a hydraulický systém, stejně jako s techniky elektroniky, softwarovými inženýry a produktovými designéry. Všichni se zapojili hned od začátku.

Newsletter KSB: A pak nastal čas výkopu. Jak jste na tošel?

S.H.: Ptali jsme se sami sebe, jaké je správné napětí na vnitřních svorkách motoru a jaká je správná rychlost otáčení například na hřídeli čerpadla. V tomto procesu jsme ignorovali zastaralé konvence (400 V, 50 Hz rovná se 3000 ot./min.). Vyšší napětí snižuje například proud a následně i množství potřebné mědi. Vyšší otáčky snižují točivý moment a následně i hmotnost oceli hřídele. Je to jako ve Formuli 1: Sílu lze získat z rychlosti nebo objemu motoru. Díky vyšším rychlostem je naše EtaLine Pro jasně lehčí a kompaktnější.

Newsletter KSB: Jaký byl výsledek?

S.H.: Výsledek byl ve srovnání s tím, na co jsme byli zvyklí, docela rozdílný: například při průtoku 20 m³/h a dopravní výšce 30 m jsou emise CO2 nového EtaLine Pro sníženy ve výrobě o 43 %. Vzhled čerpadla je více holistický než u kteréhokoli z jeho předchůdců. Nyní existuje sladěný designový koncept s pouze jedním displejem, jedním štítkem, integrovanými senzory a řídicí jednotkou, která má moderní design a snadnou obsluhu. Vše má více holistický vzhled a dojem.

Rozhodující jsou vnitřní hodnoty!

Newsletter KSB: Hádám, že tento holistický přístup neplatí jen pro výrobu?

S.H.: To určitě ne. Cílem bylo vyvinout čerpadlo, které nejen běží vysoce účinně, ale které splňuje všechny aspekty udržitelnosti. Chtěli jsme například výrazně snížit počet požadovaných variant. Individuální požadavky zákazníka jsou splněny s krátkou dodací lhůtou a bez mechanické individualizace. Pomocí funkce „tune to process“ můžeme dát stejnému hardwaru druhý nebo třetí život a výrazně prodloužit jeho fázi používání.

Newsletter KSB: To není špatné…

S.H.: Stroje jsou často nadměrně dimenzovány „pro jistotu“. Předcházíme takovým ztrátám účinnosti. EtaLine Pro lze provozovat pouze účinně.

Newsletter KSB: Proč tomu tak je?

S.H.: Protože čerpadlo s dostupnými bezsenzorovými řídicími režimy je vždy řízeno „potřebou“. Nebo jej lze snadno a intuitivně přizpůsobit změněným parametrům systému prostřednictvím aplikace KSB FlowManager. Kromě toho čerpadlo vždy nabízí plnou transparentnost provozních a systémových podmínek.

Newsletter KSB: Velice vám děkuji za vysvětlení, pane Horchlere. Na závěr se zkusme podívat do budoucnosti. Jaké jsou Vaše záměry? Může být tento holistický koncept čerpadla příkladem pro další vývoj v KSB?

S.H.: Myslím, že může. Zejména přístup využití interdisciplinárního týmu byl z mého pohledu mimořádně efektivní. Výsledek na mě opravdu zapůsobil: když se soustavně díváme na čerpadla jako na plně integrovanou systémovou jednotku spíše než na kombinaci jednotlivých komponent, stále existuje určitý potenciál účinnosti, který lze využít. Energie bude stále dražší a udržitelnost bude stále důležitější. V tomto kontextu naprosto vidím EtaLine Pro jako průkopníka, který jde příkladem pro ostatní konstrukční řady. Stále je toho hodně, co ještě můžeme využít.

Newsletter KSB: Děkuji mnohokrát za rozhovor.