Nowoczesne energooszczędne napędy elektryczne — trendy i perspektywy
Nowoczesne napędy elektryczne dają szereg możliwości znacznych oszczędności w ich eksploatacji. Dzięki wydajnym silnikom, odpowiednim falownikom i zaawansowanym aplikacjom IIoT (przemysłowy Internet rzeczy) wykorzystanie zasobów będzie bardziej wydajne, a koszty cyklu życia mogą zostać obniżone.
Około 80% całej energii zużywanej przez obecne napędy elektryczne pochodzi ze średniej wielkości silników elektrycznych, które generalnie nie są energooszczędne według obecnych standardów i które są zwykle przewymiarowane do danego zastosowania.
Koszt energii zużywanej przez silnik w całym okresie jego eksploatacji wynosi do 97% całkowitych kosztów eksploatacji. Dlatego znalezienie rozwiązania maksymalizującego wydajność silników elektrycznych jest zarówno ekonomiczne, jak i przyjazne dla środowiska.
Dziś się spotykamy napędy elektryczne na niemal każdym etapie, zwłaszcza w przemyśle i budownictwie, np. w pompach, sprężarkach i systemach klimatyzacji, dźwigach, windach i przenośnikach taśmowych.
Jednocześnie przemysł odpowiada za ponad jedną trzecią światowego zużycia energii elektrycznej, z czego prawie 70% przypada na silniki elektryczne. Budynki odpowiadają za kolejne 30% światowego zużycia energii elektrycznej, przy czym silniki elektryczne odpowiadają za 38% tego udziału.
A popyt rośnie: przewiduje się, że obecna światowa produkcja gospodarcza podwoi się do 2050 r. Jednocześnie wzrośnie popyt na napędy elektryczne. Jednocześnie otworzy przestrzeń do oszczędzania dzięki inteligentnym rozwiązaniom systemowym. Ostatnie badania pokazują, że zakup nowego napędu elektrycznego pozwala zaoszczędzić średnio do 30% na kosztach energii.
W ramach porozumienia klimatycznego z Paryża z 2015 r. 196 krajów zobowiązało się do spowolnienia globalnego ocieplenia. Przeciwdziałają temu jednak megatrendy, takie jak urbanizacja, mobilność i automatyzacja, które nieuchronnie zwiększają dzienne zużycie energii.
Tym samym wysiłki na rzecz poprawy efektywności energetycznej stały się obecnie głównym kierunkiem praktycznej realizacji Porozumienia Paryskiego. Na całym świecie wprowadzane są nowe dyrektywy dotyczące ekonomicznej eksploatacji silników elektrycznych – m.in. w Unii Europejskiej, USA czy Chinach.
W szczególności nowe dyrektywy europejskie wyznaczają cel redukcji emisji CO2 o 40 mln ton do 2030 r. Środkiem do osiągnięcia tego celu musi być obowiązkowe wprowadzenie opłacalnych technologii. Chiny dążą do zmniejszenia zużycia energii o 13,5% PKB i emisji CO22 o 18% do 2025 roku.
Rozwiązania sieciowe i dokładna analiza danych systemowych to najlepsze rozwiązania poprawiające efektywność energetyczną do prawdziwie zrównoważonych poziomów.
Ale wcale nie jest konieczne natychmiastowe kupowanie nowych systemów w każdej sytuacji. Nawet stare można często zmodyfikować, aby były energooszczędne dzięki odpowiednim akcesoriom.
Nowoczesny falowniki (przetwornice częstotliwości) a silniki o wysokiej sprawności mogą zaoszczędzić do 30% energii w typowych zastosowaniach przemysłowych, takich jak pompy, wentylatory lub sprężarki, w porównaniu z tradycyjnymi systemami nieregulowanymi.
Studia przypadków pokazują, że oszczędności te można zwiększyć do 45% poprzez zastosowanie zoptymalizowanego rozwiązania napędowego, w tym przypadku pompy.
W skład systemu wchodzi falownik, który zapewnia energooszczędność napędu nawet przy częściowym obciążeniu poprzez dostosowanie prędkości i momentu obrotowego do aktualnych wymagań obciążenia. Oznacza to, że każda aplikacja jest zawsze dostosowana do wymaganej wydajności.
Im bardziej specyficzne i zróżnicowane aplikacje i komponenty, tym bardziej złożony może być cały system. Dlatego, zwłaszcza w środowisku przemysłowym, konieczne jest wybranie podejść, które szczegółowo uwzględniają system ze wszystkimi jego interakcjami i efektami synergicznymi oraz mogą optymalnie go zharmonizować.
Jest założony inteligentnych czujników oraz narzędzia analityczne, które śledzą, dopasowują i usprawniają wszystkie przepływy pracy i są częścią podejścia systemowego wyższego poziomu.
Inteligentne czujniki umożliwiają analizę podłączonych silników na poziomie silnika.Nowoczesne falowniki zwykle nie potrzebują dodatkowych czujników zewnętrznych, ponieważ są albo bezpośrednio w nie wyposażone, albo mogą bezpośrednio oceniać określone parametry systemu i przesyłać je.
Już na etapie planowania błędy w doborze i wymiarowaniu można wykryć za pomocą wirtualnej symulacji poszczególnych komponentów napędu. Gromadzenie i analiza danych w ruchu jest możliwa dzięki łączności z chmurą i kompleksowymi aplikacjami przemysłowymi. W produkcji cyfrowe rozwiązania napędowe pomagają wcześnie identyfikować potencjalne problemy, a tym samym zapobiegać awariom.
Zbieranie danych z poszczególnych komponentów dysku może również ujawnić skutki pośrednie niezwiązane z dyskiem. W ten sposób możliwa jest ciągła optymalizacja całego działania połączonego systemu — prosto i bez specjalnej wiedzy.
Bazując na doświadczeniu bezpośrednio w produkcji, można powiedzieć, że dzięki zastosowaniu inteligentnych czujników i aplikacji do analizy danych ze złożonych procesów można zaoszczędzić do 10% energii. Dzięki specjalnym usługom prewencyjnym opartym o sieć IIoT żywotność komponentów można zwiększyć nawet o 30%, a ich wydajność zwiększyć o 8-12%.