Hydraulik Energie sparen mit der richtigen Ölviskosität

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Echte Energieeffizienz wird nicht alleine durch einzelne Komponenten erreicht, sondern durch eine Anpassung des Nutzerverhaltens sowie einer Optimierung des gesamten Systems. Zu einer solchen Feinjustierung gehört auch die Wahl eines Hydraulik-Öls mit der optimalen Viskosität.

Das Thema Energieeffizienz wird schon seit langem von Herstellern und Betreibern diskutiert, aber nicht wirklich zwingend und mit allen Konsequenzen umgesetzt. Die aktuelle Energiepreislage könnte für die nötige Dringlichkeit sorgen, den Energieverbrauch von Anlagen und Maschinen einer gründlichen Feinjustierung zu unterziehen. Besonders Unternehmen der verarbeitenden Industrie müssen sich mit den explodierenden Energiekosten beschäftigen, um weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben.

Einsparpotenzial ausschöpfen

Um jegliches Einsparungspotenzial auszuschöpfen betrachten Axel Binner und sein Team bei einer Optimierung jeden einzelnen Teilbereich von Anlagen und Maschinen. Der Geschäftsführer der Hydropa GmbH & Cie. KG stellt dabei immer wieder fest: „Unsere Hinweise bezüglich des richtigen Hydraulik-Öls werden überhaupt nicht hinterfragt.“

Betreiber von Anlagen und Maschinen verwenden, wenn keine expliziten Empfehlungen von Seiten des Herstellers ausgesprochen werden, erfahrungsgemäß das hydraulische Standard-Öl HLP 46. Binner wundert sich: „Offensichtlich ist der Mehrheit der Betreiber nicht bewusst, dass die Viskosität des Öls den tatsächlichen Energieverbrauch von Anlagen und Maschinen stark beeinflusst – je dickflüssiger das Öl desto größer ist die mechanische Reibung in den Komponenten und das hat einen erhöhten Energieaufwand zur Folge.“

Um die extreme Leistungsdichte der Hydraulik vollständig ausschöpfen zu können, muss der Druck in hydraulischen Systemen so hoch wie möglich sein. Außerdem muss unnötige Reibung vermieden werden, die zu Energieverlusten führt. Axel Binner erklärt. „Das erreicht man zum einen mit der richtigen Dimensionierung der Komponenten und zum anderen mit der optimalen Viskosität des Hydraulik-Öls.“

Der Effekt der individuell passenden Dimensionierung von Komponenten wird durch eine Beispielberechnung deutlich: Fließt Hydraulik-Öl mit einer Viskosität von 46 mm²/s mit einem Volumenstrom von 12,5 l/min durch ein 1 m langes, gerades Rohr, beträgt der Druckverlust bei einem Rohrinnendurchmesser von 10 mm weniger als 0,42 bar. Bei einem Innendurchmesser von 5 mm steigt der Druckverlust auf 6,72 bar an.

Hydraulik mit optimaler Leistungsdichte

Auch die Viskosität des Öls wirkt sich auf die Leistungsdichte der Hydraulik aus: Das eingangs erwähnte Standard-Öl HLP 46 hat bei 40 °C eine Viskosität von 46 m²/s, bei 20 °C eine Viskosität von 140  m²/s und bei 5 °C eine Viskosität von 500 m²/s.

Dazu Binner: „Der Druckverlust steigt bei einem Rohr mit einem Durchmesser von 10 mm von 0,42 bar auf 4,56 bar an, wenn die Öltemperatur nur noch 5 °C beträgt. Ist das Rohr 10 m lang, geht der Druckverlust direkt hoch auf 50 bar. Für diese Mehrleistung sind zusätzlich 1.000 W nötig, die nur in Wärme umgewandelt werden – und man kann sich leicht vorstellen, wie sich eine solche Mehrleistung in einer gesamten Anlage oder Maschine extrem summiert.“

Betreiber von Anlagen und Maschinen sollten Hydraulik-Öl passend zu Umgebung und Einsatzbedingungen auswählen, um den Energieverbrauch zu senken. Binner führt aus: „Zuerst müssen Betreiber ihre Anlagen und Maschinen analysieren und definieren, welche Temperaturspanne abgedeckt werden muss – zum Beispiel eine Umgebungstemperatur, die zwischen 10 °C im Winter und 30 °C im Sommer schwankt sowie Betriebstemperaturen, die bei maximaler Belastung 50 °C erreichen.“

Die Viskosität des hydraulischen Öls sollte dann so niedrig wie möglich gewählt werden – je größer die Temperaturspanne ist, die abgedeckt werden muss, desto schwieriger ist die Auswahl des richtigen Öls. Betreiber finden Hinweise zu Grenz- bzw. Idealwerten auf den Datenblättern von Pumpen, Ventilen und Motoren. Auch die Öl-Hersteller können wertvolle Hinweise geben, welches Hydraulik-Öl den maximalen Wirkungsgrad bietet. Dazu Binner: „HLP 46 wird standardmäßig eingesetzt, allerdings ist es für die meisten Anwendungen zu zähflüssig. Es funktioniert, ja, aber man erhöht den Reibungswiderstand und damit auch signifikant den Energieverbrauch von Anlagen und Maschinen.“

Standard-Öl fast immer zu zähflüssig

Neben einem erhöhten Energieverbrauch führt hydraulisches Öl mit der falschen Viskosität zu einem stärkeren Verschleiß der Komponenten. Auch wenn Betreiber „immer schon“ HLP 46 verwendet haben und vielleicht die empfehlenswerte Alternative zu diesem Produkt etwas teurer in der Anschaffung ist, „reduziert dünnflüssigeres Öl den mechanischen Stress, was zu einer längeren Lebenszeit der einzelnen Komponenten führt sowie zu längeren Wartungsintervallen – auch das spart enorme Kosten für Betreiber“, weiß Axel Binner.

Der Wechsel zu einem hydraulischen Öl, das zu den prozessspezifischen Besonderheiten passt, habe für Betreiber keine Nachteile, sondern immer nur Vorteile, ist sich der Hydraulik-Experte sicher.

Durch die Wahl eines Öls mit optimalem Viskositätsindex kann im Idealfall auf das Aufheizen bei kalten Temperaturen verzichten werden und auch das Herunterkühlen entfällt – wenn produzierende Unternehmen über das Einsparen von Energie nachdenken, dann muss immer auch das verwendete Öl in Augenschein genommen werden. Binner erläutert: „Ein Industrieunternehmen, dass wir im Rahmen einer Feinjustierung beraten haben, musste die Pressen vier bis fünf Stunden vorheizen, um die ideale Betriebstemperatur zu erreichen – durch den Wechsel zu einem Öl mit der passenden Viskosität ist das zum Glück nicht mehr nötig und unser Kunde spart nicht nur Zeit, sondern auch Geld.“

Optimaler Wirkungsgrad dank Feinjustierung des gesamten Systems

Das Thema Energieeffizienz wird Industrieunternehmen noch eine Weile begleiten und die Optimierung des Energieverbrauchs ist zu einem nicht zu unterschätzenden Wettbewerbsfaktor geworden. Erst durch die Feinjustierung des gesamten Systems erreichen Anlagen und Maschinen ihren optimalen Wirkungsgrad, die perfekte Leistungsfähigkeit und Energieverluste können nachhaltig verringert oder sogar komplett vermieden werden. Binner führt aus: „Bei fast allen Anlagen und Maschinen schlummert noch einiges an Einsparpotenzial – und auch wenn die Maßnahmen im Rahmen einer Optimierung oder Feinjustierung erst einmal klein und unerheblich zu sein scheinen, summieren sie sich.“

Daher ermutigt der Hydraulik-Experte alle Betreiber, kritisch hinzusehen und sich bei Bedarf an Hersteller oder Spezialisten zu wenden, um das gesamte Einsparpotenzial auszuschöpfen.

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