Energieeinsparung durch Frequenzumrichter

Q: Wie groß ist die Einsparung wirklich – und wie rechne ich konservativ?

Kurzfassung: Bei Pumpen/Lüftern sinkt die Leistungsaufnahme überproportional mit der Drehzahl. Rechnen Sie konservativ mit einem quadratischen Zusammenhang. Drehzahl-Verhältnis bestimmen: neue Drehzahl ÷ Nenn-Drehzahl = r (Beispiel: 70 % → r = 0,7) Konservativ ansetzen: Exponent k = 2 . Neue Leistung abschätzen: Nennleistung × r2 (Beispiel: 15 kW × 0,72 = 7,35 kW) Jahresenergie: Leistung × Betriebsstunden. Kosten: kWh × Strompreis. Daumenwerte: 10 % weniger Drehzahl → ~19 % weniger Leistung (0,92 = 0,81). 20 % weniger Drehzahl → ~36 % weniger Leistung (0,82 = 0,64). Oberes Potenzial (ideale Anlage): r3 statt r2 (z. B. 0,83 = 0,512 ≈ 49 %).

Q: 230 V oder 400 V? Und welche IP-Schutzart?

230-V-FU (1~in/3~out 230 V): Nachrüstung bei kleiner/mittlerer Leistung, wenn nur 230 V verfügbar. Motor muss 230 V (Δ) unterstützen. 400-V-FU (3~in/3~out 400 V): Industriestandard, großer Leistungsbereich, Zubehör (EMV-Filter, Drosseln, Bremsen). IP-Auswahl: IP20 im Schaltschrank; IP54 Technikraum mit Spritzwasser/Staub; IP65/66 Wandgerät in rauer/feuchter Umgebung. Details im Begleitartikel „ – IP-Schutzarten & Schutzklassen - Übersicht & Beratung“ .

Q: EMV, Kabellängen, ältere Motoren – was ist zu beachten?

Schirmung : FU-Motorkabel mit rundum geschirmtem Mantel , beidseitig 360° aufgelegt. Leitungslängen/dv/dt : Ab gewissen Längen oder alten Isolationssystemen dv/dt- bzw. Sinusfilter vorsehen. Netzqualität : Bei empfindlichen Netzen Netzdrossel/EMV-Filter einsetzen. Lagerströme : Bei großen Antrieben ggf. isolierte Lager/Erdungsbürste . Diese Punkte legen wir fallbezogen aus.

Q: Integration in BMS/PLC – ohne Instabilitäten?

Signale : Schnell per 0–10 V/4–20 mA , umfangreich per Feldbus (z. B. Modbus, BACnet, PROFINET). Regelung : PID im FU für konstanten Differenzdruck/Füllstand, Mindest-/Maximaldrehzahl , Rampen , Sleep-Funktion . Best Practice : Tag/Nacht- und Sommer/Winter-Sollwerte definieren, nach 2–4 Wochen Feintuning mit Messdaten.

Q: Wartung & Lebensdauer – verbessert sich das messbar?

Ja. Sanftanlauf und geringere Drehzahlen reduzieren Lager-/Dichtungsverschleiß und Kavitation. Der FU liefert Betriebsdaten/Alarme für zustandsorientierte Wartung. Wichtig: Kühlkanäle sauber halten , Lüfter prüfen, Parameter/Firmware sichern .

Posted by esco

07.10.2025

On 01.10.2025

Frequenzumrichter (FU) sind einer der wirksamsten Hebel, um den Stromverbrauch elektrischer Antriebe zu senken. Durch die bedarfsgerechte Anpassung der Motordrehzahl lassen sich – vor allem bei Pumpen- und Lüfteranwendungen – deutliche Energieeinsparungen erzielen, die sich schnell amortisieren (ROI) und zusätzlich Verschleiß, Lärm und Netzbelastung reduzieren. Den technischen Einstieg finden Sie in unserem Grundlagenbeitrag „Was ist ein Frequenzumrichter“ (dort erklären wir Aufbau, Funktion und Begriffe).

Warum sparen Frequenzumrichter so viel Energie?

Bei Strömungsmaschinen (z. B. Zentrifugalpumpen, Ventilatoren) gelten die Affinitätsgesetze:

Förderstrom ∝ Drehzahl
Druck/Förderhöhe ∝ Drehzahl²
Leistungsbedarf ∝ Drehzahlᵏ mit k zwischen 2 und 3

Heißt: In der Praxis liegt die Leistungsabnahme zwischen „quadratisch“ und „kubisch“ – je nach Rohrnetz, Ventilen, Filtern (Systemkennlinie).
Beispiel 20 % Drehzahlabsenkung (100 % → 80 %)

konservativ (k = 2): → 36 % weniger Leistung
ideal (k = 3): → ~49 % weniger Leistung

Genau deshalb ersetzt die Drehzahlregelung durch einen FU energieintensive Drossel- oder Bypass-Betriebsweisen.

Vorteile für Pumpen- und Lüfteranwendungen (Praxis)

Energieeinsparung: Anpassung der Motordrehzahl an den tatsächlichen Bedarf. Eine Drehzahlabsenkung um 20 % senkt den Verbrauch typisch um 36–49 % (je nach Anlage).
Reduzierter Verschleiß: Sanfter Anlauf (Softstart), geringere Drehzahlen → längere Lebensdauer von Motor, Lager, Kupplungen, Dichtungen.
Leiser Betrieb: Teillast = geringe Drehzahl = deutlich niedrigere Geräuschpegel.
Weniger Lastspitzen: Reduzierter Anlaufstrom schont Netz und Einspeisung.

Für wen lohnt sich die Nachrüstung?

Betreiber von Pumpen und Lüftern (HLK, Wasser/Abwasser, Kühlung, Prozessluft)
Industrieunternehmen mit vielen ungeregelten Altantrieben
Nachhaltige Unternehmen, die CO₂ und Energiekosten messbar senken möchten

Zusatz-Tipp: Poolpumpen sind ein häufig übersehenes Einsparfeld. 10–30 % weniger Drehzahl (ggf. etwas längere Laufzeit) senken die Energiekosten spürbar und machen den Betrieb leiser – bei gleichbleibender Wasserqualität.

Anwendungsbeispiele

Gebäudeautomation (HLK): In Bestandsanlagen lassen sich durch FU-Nachrüstung typischerweise 30–40 % Stromkosten sparen.
Prozesstechnik: Pumpen, Lüfter, Kompressoren und Förderanlagen – überall dort, wo viel Teillast anfällt.

Energieeinsparung berechnen – so geht’s

Viele suchen nach: „energieeinsparung frequenzumrichter“, „energieeinsparung durch frequenzumrichter berechnen“ oder „frequenzumrichter energieeinsparung berechnen“. Für drehzahlabhängige Lasten (Pumpen/Lüfter) hilft:

Formel zur Abschätzung der Leistungsaufnahme bei Drehzahlreduktion:

Mit sinkender Drehzahl fällt die Leistungsaufnahme überproportional. Der Exponent 𝑘 liegt je nach Anlage zwischen 2 (quadratisch) und 3 (kubisch).

Beispielrechnung
Ventilator, 15 kW Nennleistung, 4 000 h/Jahr Betrieb.
60 % der Zeit reichen 70 % Drehzahl, 40 % läuft die Anlage mit 100 %.

Leistung bei 70 %: $15 \cdot 0{,}7^{3} = 5{,}145$ kW (kubisch).
Energie mit FU: 2 400 h · 5,145 kW = 12 346 kWh; 1 600 h · 15 kW = 24 000 kWh → 36 346 kWh.
Referenz (ohne FU, mechanische Drossel): ca. 60 000 kWh.
Einsparung: 23 654 kWh/Jahr (~39 %).
Bei 0,20 €/kWh: ≈ 4 730 € pro Jahr.

Kosten-/ROI-Anker: Ein 15-kW-FU kostet ca. 1 000 € (ohne Montage/Peripherie). Je nach Anwendung sind bis zu ~5 000 € Einsparung/Jahr möglich → schnelle Amortisation (ROI).
Tipp: Für exakte Projektkalkulationen berücksichtigen wir Volllaststunden, Wirkungsgrade, Hilfsverbräuche, eventuelle Reglerverluste und das tatsächliche Betriebsprofil.

230 V oder 400 V? – Auswahl des richtigen Frequenzumrichters

Frequenzumrichter 230 V: ideal bei kleineren Leistungen; häufig 1-ph 230 V in / 3-ph 230 V out. Praktisch, wenn nur eine 230-V-Einspeisung vorhanden ist.
Frequenzumrichter 400 V: Standard in der Industrie für dreiphasige 400-V-Netze. Großer Leistungsbereich, breites Zubehör (EMV-Filter, Bremswiderstände, Schütze, Netz-/Motordrosseln).
Wichtige Auswahlkriterien: Motor-Nennstrom, Überlastklasse, Schutzart (IP20/54/65/66), EMV-Umgebung (C1/C2/C3), Feldbus/IO, Sicherheitsfunktionen (STO), branchenspezifische Funktionen (Pumpen-/Lüfterkennlinien, Energiesparregler, Sleep-Mode, Anti-Blockier-Funktion).
→ Mehr Hintergründe zur passenden Schutzart finden Sie im Beitrag „IP-Schutzarten & Schutzklassen – Übersicht & Beratung“.

Gewicht	0,4 kg
Größe	182 × 102 × 70 cm
Marke	Weintek Im Jahr 2017 haben wir unser HMI-Portfolio mit Weintek erweitert. Innovative Touchpanels, iR-Module und Gateways bieten Ihnen fortschrittliche Steuerungslösungen zur Optimierung Ihrer Prozesse. Displaygrößen 4,3“ bis 21,5“ - Schutzart UL Type 4X/NEMA4/IP66
Serie	cMTX-Serie Advanced Maximale Leistung und umfassende Vernetzung – die cMTX-Serie ADVANCED ist die ultimative Wahl für smarte HMI-Anwendungen. Mit OPC UA-Server, SQL-Datenbankanbindung und integriertem PLC Web Browser ermöglicht diese Serie eine hochmoderne Datenverarbeitung und nahtlose IIoT-Integration. Ideal für Unternehmen, die auf Echtzeit-Überwachung, cloudbasierte Analysen und maximale Steuerungsmöglichkeiten setzen.
Betriebstemperatur	0°C bis +55°C
IP-Schutzklasse	IP66
Gehäusematerial	Kunststoff

Gewicht	0,2 kg
Größe	160 × 80 × 60 cm
Marke	Weintek Im Jahr 2017 haben wir unser HMI-Portfolio mit Weintek erweitert. Innovative Touchpanels, iR-Module und Gateways bieten Ihnen fortschrittliche Steuerungslösungen zur Optimierung Ihrer Prozesse. Displaygrößen 4,3“ bis 21,5“ - Schutzart UL Type 4X/NEMA4/IP66
Serie	cMTX-Serie Advanced Maximale Leistung und umfassende Vernetzung – die cMTX-Serie ADVANCED ist die ultimative Wahl für smarte HMI-Anwendungen. Mit OPC UA-Server, SQL-Datenbankanbindung und integriertem PLC Web Browser ermöglicht diese Serie eine hochmoderne Datenverarbeitung und nahtlose IIoT-Integration. Ideal für Unternehmen, die auf Echtzeit-Überwachung, cloudbasierte Analysen und maximale Steuerungsmöglichkeiten setzen.
Betriebstemperatur	0°C bis +55°C
IP-Schutzklasse	IP66
Gehäusematerial	Kunststoff

Gewicht	0,1 kg
Größe	35 × 35 × 70 cm
Marke	Weintek Im Jahr 2017 haben wir unser HMI-Portfolio mit Weintek erweitert. Innovative Touchpanels, iR-Module und Gateways bieten Ihnen fortschrittliche Steuerungslösungen zur Optimierung Ihrer Prozesse. Displaygrößen 4,3“ bis 21,5“ - Schutzart UL Type 4X/NEMA4/IP66
Serie	cMTX-Serie Advanced Maximale Leistung und umfassende Vernetzung – die cMTX-Serie ADVANCED ist die ultimative Wahl für smarte HMI-Anwendungen. Mit OPC UA-Server, SQL-Datenbankanbindung und integriertem PLC Web Browser ermöglicht diese Serie eine hochmoderne Datenverarbeitung und nahtlose IIoT-Integration. Ideal für Unternehmen, die auf Echtzeit-Überwachung, cloudbasierte Analysen und maximale Steuerungsmöglichkeiten setzen.
Betriebstemperatur	0°C bis +55°C
IP-Schutzklasse	IP66
Gehäusematerial	Kunststoff

Gewicht	1,6 kg
Größe	400 × 263 × 27,6 cm
Marke	Weintek Im Jahr 2017 haben wir unser HMI-Portfolio mit Weintek erweitert. Innovative Touchpanels, iR-Module und Gateways bieten Ihnen fortschrittliche Steuerungslösungen zur Optimierung Ihrer Prozesse. Displaygrößen 4,3“ bis 21,5“ - Schutzart UL Type 4X/NEMA4/IP66
Serie	iV-Serie Maximale Leistung und umfassende Vernetzung – die cMTX-Serie ADVANCED ist die ultimative Wahl für smarte HMI-Anwendungen. Mit OPC UA-Server, SQL-Datenbankanbindung und integriertem PLC Web Browser ermöglicht diese Serie eine hochmoderne Datenverarbeitung und nahtlose IIoT-Integration. Ideal für Unternehmen, die auf Echtzeit-Überwachung, cloudbasierte Analysen und maximale Steuerungsmöglichkeiten setzen. , cMTX-Serie Advanced
Seitenverhältnis	16:9
Bildschirmdiagonale Die Bildschirmdiagonale gibt die Größe des Displays in Zoll an und beeinflusst die Anzeigefläche. Hier verfügbar in 4,7\", 7\", 10\", 12\" und 15\".	15,6"
Auflösung in Pixel	1920 x 1080px
Schalttafelausschnitt (BxH)	384mm x 247mm
WiFi	NEIN
Touchoberfläche	Kapazitiver Touch (Glas) Ein kapazitiver Touchscreen erkennt Eingaben, indem er elektrische Feldveränderungen auf seiner Oberfläche misst. Er reagiert präzise, schnell und ermöglicht Multitouch-Gesten.
Betriebssystem	cMT Viewer , Weintek
Betriebstemperatur	0°C bis +50°C
Fernwartung	JA (Easy Access opt.)
IP-Schutzklasse	IP66
Gehäusematerial	Front: Kunststoff, Gehäuse: Aluminium
Funktionalität	Webbrowser
Audio Output	JA

Technische Beratung +49 2241 48070

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