Pumpenleistung berechnen: Leistung, Stromverbrauch und Kosten

Die Leistung entsteht in drei Schritten. Zuerst die hydraulische Leistung: P = ρ · g · Q · H, also Dichte mal 9,80665 m/s² mal Fördermenge in m³/s mal Gesamtförderhöhe in Metern. Bei Wasser, 10 m³/h und 20 m sind das 545 W.

Dann die Wellenleistung: hydraulische Leistung geteilt durch den Pumpenwirkungsgrad, bei 60 % also 908 W. Zuletzt die elektrische Aufnahme: Wellenleistung geteilt durch den Motorwirkungsgrad, bei 90 % also 1,009 kW.

Die Gesamtförderhöhe ist die Summe aus Höhenunterschied und Rohrverlust, im Beispiel 15 m plus 5 m. Wer nur Höhe und Menge einsetzt und die Wirkungsgrade weglässt, erhält die Nutzleistung im Wasser und unterschätzt den Strombedarf um fast die Hälfte.

Trage deshalb alle drei Größen ein und nimm die Wirkungsgrade aus dem Datenblatt, sobald du sie kennst. Der Rechner nimmt dir die Umrechnung der Einheiten ab.

Das hängt fast allein von der Förderhöhe ab. Mit den Vorgaben des Rechners (Wasser, Pumpe 60 %, Motor 90 %) nimmt die Pumpe bei 10 m³/h und 10 m Förderhöhe 0,504 kW auf, bei 20 m sind es 1,009 kW, bei 30 m 1,513 kW und bei 50 m 2,522 kW.

Die Leistung wächst also linear mit der Höhe: Je zehn Meter kommt rund ein halbes Kilowatt dazu. Maßgeblich ist die Gesamtförderhöhe, also Höhenunterschied plus Rohrverlust.

Wer 10 m Höhenunterschied hat und 10 m Verlust in der Leitung, braucht die Pumpe für 20 m. Für die Motorwahl zählt nicht die Aufnahme, sondern die Wellenleistung: Bei 20 m sind es 908 W, damit kommt die Normstufe 1,1 kW infrage.

Prüfe vor dem Kauf die Kennlinie, denn eine Pumpe, die 10 m³/h nur im Leerlauf schafft, hilft nicht. Die Werte gelten für Wasser; bei Dieselkraftstoff mit 830 kg/m³ sinken sie auf 83 %.

Das lässt sich rückwärts berechnen, wenn die Förderhöhe bekannt ist. Der Rechner im Modus „Fördermenge aus der Motorleistung“ setzt die Aufnahme von 1,1 kW mit den Vorgaben 60 % Pumpen- und 90 % Motorwirkungsgrad an.

Bei 20 m Gesamtförderhöhe ergibt das 10,9 m³/h oder 181,7 l/min, bei 40 m genau die Hälfte, nämlich 5,45 m³/h oder 90,9 l/min. Dahinter steckt dieselbe Formel, nach Q umgestellt: Die Menge sinkt im gleichen Maß, in dem die Höhe steigt.

Achte darauf, dass die 1,1 kW tatsächlich die Aufnahme aus dem Netz sind. Steht die Zahl als Nennleistung des Motors auf dem Typenschild, ist es die Wellenleistung, und die Aufnahme liegt höher. Der Wert gilt nur im Betriebspunkt.

Reale Pumpen liefern entlang ihrer Kennlinie bei steigender Höhe weniger Menge, aber nicht exakt proportional. Rechne zur Kontrolle mit den Werten deiner Pumpe aus dem Datenblatt nach, sobald du Pumpen- und Motorwirkungsgrad kennst.

Die Vorgaben sind nur ein Ausgangspunkt für die erste Größenordnung.

Bei Wasser sind 3 bar rund 30,6 m. Der Rechenweg: 3 bar sind 300.000 Pa, geteilt durch Dichte 1.000 kg/m³ und 9,80665 m/s² ergibt 30,59 m. Als Merkwert gilt: 1 bar entspricht etwa 10,2 m Wassersäule.

Ein Regner mit 1,5 bar Betriebsdruck verlangt demnach rund 15 m zusätzlich zum Höhenunterschied und zum Rohrverlust. Umgekehrt zeigt der Rechner den Förderdruck an: 20 m Gesamtförderhöhe entsprechen bei Wasser 1,96 bar.

Bei anderen Medien verschiebt sich das Verhältnis, weil die Dichte eingeht. Dieselkraftstoff mit 830 kg/m³ liefert bei 20 m nur 1,63 bar.

Der häufigste Fehler ist, bar und Meter gleichzusetzen: Wer 3 bar als 3 m einträgt, unterschätzt die Pumpenleistung um den Faktor zehn. Rechne den Druck am Verbraucher deshalb immer zuerst in Meter um und addiere ihn zur geodätischen Höhe.

Prüfe zusätzlich, ob der Betriebsdruck am Verbraucher mit der Pumpe überhaupt erreichbar ist. Das Datenblatt nennt die maximale Förderhöhe bei null Fördermenge, im Betrieb liegt sie deutlich niedriger.

Der Pumpenwirkungsgrad hängt von Bauart, Größe und Betriebspunkt ab und steht in der Kennlinie des Herstellers. Er ist nur nahe dem Bestpunkt so hoch wie angegeben.

Als Anhaltspunkt: Die Planerinformation von Xylem rechnet ein Beispiel bei 50 l/s mit 75,7 %. Der Rechner setzt für kleine bis mittlere Kreiselpumpen 60 % als Modellannahme ein, das ist ein Vorgabewert, keine Norm.

Beim Motor schreibt die Verordnung (EU) 2019/1781 für Drehstrommotoren ab 0,75 kW mindestens IE3 vor, bei vier Polen 82,5 % bei 0,75 kW bis 92,1 % bei 15 kW.

Wie stark der Wert wirkt, zeigt ein Vergleich: Bei 10 m³/h und 20 m steigt die Aufnahme von 1,009 kW bei 60 % auf 1,513 kW bei 40 % Pumpenwirkungsgrad. Lies den Wirkungsgrad deshalb im Betriebspunkt aus der Kennlinie ab und rechne nie mit 100 %.

Eine Stunde hat 60 Minuten, ein Kubikmeter 1.000 Liter. Daraus folgt: 1 m³/h sind 16,67 l/min, und 1 l/min sind 0,06 m³/h. Dazu die dritte gängige Einheit: 1 l/s entspricht 3,6 m³/h und 60 l/min. Ein Beispiel: 100 l/min sind 6 m³/h.

Bei 20 m Gesamtförderhöhe ergibt das 0,605 kW Aufnahme, während 10 m³/h bei gleicher Höhe 1,009 kW verlangen.

Wer die Einheit verwechselt, liegt um den Faktor 60 oder 16,7 daneben, bei Katalogangaben in l/min und Planungswerten in m³/h passiert das schnell.

Der Rechner nimmt deshalb die Einheit als eigene Auswahl neben der Fördermenge Q und zeigt das Ergebnis in m³/h und l/min zugleich an.

Prüfe nach der Eingabe kurz, ob die ausgegebene Fördermenge zu deiner Vorstellung passt, bevor du die Leistung weiterverwendest.

Als Faustregel hilft: durch 60 teilen, wenn von l/min auf l/s umgerechnet wird, und mal 3,6 für den Weg von l/s nach m³/h.

Die Stromkosten ergeben sich aus der elektrischen Aufnahme mal Betriebsstunden mal Strompreis. Eine Pumpe mit 1,009 kW kostet bei 37 ct/kWh nach 100 Stunden 37,33 €, nach 1.000 Stunden 373,33 € und im Dauerbetrieb mit 8.760 Stunden 3.270,36 €.

Entscheidend sind also die Betriebsstunden, nicht die Pumpengröße. Ein Beispiel für Dauerbetrieb: Eine Teichpumpe mit 8 m³/h auf 2 m Gesamthöhe nimmt 0,136 kW auf und kostet im Jahr 440,82 €.

Als Vergleichswert zeigt der Rechner den Strombedarf je Kubikmeter, im Standardfall 0,101 kWh oder 3,74 ct. Die Betriebsstunden schätzt man am besten ehrlich: Eine Bewässerungspumpe läuft eher 100 bis 400 Stunden.

Bei Dauerläufern lohnt sich ein höherer Wirkungsgrad, bei seltenem Einsatz zählt eher der Anschaffungspreis. Den Strompreis nimmst du aus der eigenen Rechnung.

Ein Drehzahlregler kann die Jahreskosten bei schwankendem Bedarf senken, weil die Leistung bei kleinerer Menge überproportional fällt. Das bildet dieser Rechner nicht ab, er rechnet mit gleichbleibender Aufnahme.

Kavitation entsteht, wenn der Druck am Laufradeintritt unter den Dampfdruck des Wassers fällt und sich Dampfblasen bilden. Sie platzen im Laufrad, erzeugen Geräusch, mindern die Leistung und schädigen das Material.

Als Maß dient der NPSH-Wert: Der NPSH-Wert der Anlage muss deutlich über dem NPSH-Wert der Pumpe liegen, den der Hersteller im Datenblatt nennt. Gefährlich sind große Saughöhen, lange oder zu enge Saugleitungen und warmes Wasser.

Eine verbreitete Fehlannahme lautet, eine Pumpe könne 10 m ansaugen. Der Luftdruck von 1,013 bar entspricht rechnerisch 10,33 m Wassersäule, das ist die physikalische Obergrenze, praktisch erreichbar ist deutlich weniger.

Der Rechner prüft den NPSH-Wert nicht, er gibt dazu einen Hinweis aus. Setze die Pumpe deshalb möglichst nah ans Wasser, nimm eine kurze Saugleitung mit großem Querschnitt und lies den NPSH-Wert im Datenblatt ab.

Auch ein verstopfter Saugkorb mit Laub oder Luft in der Saugleitung führt zu denselben Symptomen und lässt sich leicht prüfen.