Enerģijas efektivizācija – arvien svarīgāka mūsdienu nepieciešamība
Jēdziens "energoefektivitāte" tiek plaši lietots politikā, biznesā un industrijā. Uz to attiecināma arī Eiropas Savienības (ES) Elektromotoru regula, kuras otrais posms stājās spēkā 2015. gada sākumā, būtiski ietekmējusi iekārtu un sistēmu ražotāju darbību.
Viens no globālajiem kopīgajiem mērķiem, ko īstenot apņēmušies daudzu valstu politiķi un uzņēmēji, ir enerģijas patēriņa un CO2 emisijas apjoma samazināšana rūpniecībā. Aptuveni divas trešdaļas no visa enerģijas patēriņa, kas tiek izmantots rūpniecībā, veido iekārtas ar elektropiedziņu. Vācijas Vides ministrija aprēķinājusi, ka ar efektīvāku piedziņas tehnoloģiju, Vācijā vien, elektroenerģijas patēriņu līdz 2020. gadam varētu samazināt par aptuveni 27 miljardiem kilovatstundu, kas ir attiecīgi par 16 miljoniem tonnu mazāka CO2 emisija. Tādējādi arī ES vēlas veicināt videi draudzīgu produktu izstrādi, tostarp ieviešot ar enerģiju saistīto produktu (Energy-related Products) direktīvu (ErP).
Šī direktīva nosaka produktiem nepieciešamos kritērijus, lai tos varētu nodot ekspluatācijā lietotājiem Eiropas valstīs. Galvenais dokuments attiecībā uz elektromotoriem ir Regulas (EK) Nr. 640/2009, kas nosaka minimālās efektivitātes klases (International Efficiency (IE) classes) plaša lietojuma zemsprieguma trīs fāzu indukcijas motoriem. Šīs kategorijas motoriem atbilst gandrīz 90% no visiem elektromotoriem, kādi tiek izmantoti ES dalībvalstīs kopš 2005. gada.
Jautājumus rada IE3 klase
Pirmais iepriekšminētās ErP direktīvas posms stājās spēkā 2011. gadā. Tādējādi visiem elektromotoriem, kas ražoti kopš šī laika, jāatbilst efektivitātes IE2 klases prasībām. Sākot ar 2015. gadu iekārtu un sistēmu izstrādātāju pienākums ir instalēt vai integrēt jaunus motorus, kuru nominālā izejas jauda ir no 7,5 līdz 375 kW un kas ļautu nodrošināt efektivitātes klasi IE3. Līdztekus IE2 motori izmantojami kā alternatīva, bet tikai kombinācijā ar elektroniski maināmu ātruma kontroli. Sākot 2017. gada 1. Janvāri, šis noteikums attieksies arī uz motoriem ar nominālo izejas jaudu 0,75 kW vai vairāk.
Lai arī ražotāju izpratne par energoefektivitāti ir ievērojami paaugstinājusies un iekārtu ražotāji rūpīgi strādā pie produktu uzlabošanas, jāņem vērā, ka IE2 motorus nevar tā vienkārši aizstāt ar IE3 motoriem. Tas rada virkni jautājumu, piemēram, kā IE3 motoru strukturālās pārmaiņas ietekmēs motora aizsardzības sistēmas dizainu? Kā ErP direktīva ietekmēs sūkņus un ventilācijas iekārtas? Kā iekārtu ražotāji var optimizēt sistēmu efektivitāti? Līdzīgu jautājumu ir daudz un to risināšanā iesaistījusies arī kompānija Eaton.
Pārslēdzēju testēšana saderības pārbaudīšanai ar IE3
Energoefektivitātes uzlabošanai, ražotājiem nācās ieviest izmaiņas savu produktu dizainā. Piemēram, izmantot biezākas stieples statoru tinumos, biezāku rotoru armatūru un saīsināt gredzenus pretestības mazināšanai. Magnētiskās plūsmas zaudējumi tika samazināti optimizējot laminēšanas ģeometriju, bet augstas kvalitātes laminēšanas materiāli palīdzēja samazināt histerēzi (fizikālās sistēmas reakciju pret ārējo iedarbību atkarībā no tā, vai šī mijiedarbība parādās pirmo reizi vai ir bijusi arī agrāk).
Visi šie pasākumi rada elektriski īpašību izmaiņas augstas efektivitātes motoros. Ja aktīvā pretestība ir mazāka, tas nozīmē, ka sākuma spriegums ir lielāks, kas savukārt ietekmē aizsardzības ierīces un automātiku. Sekas var būt ierīces izslēgšanās pārslodzes dēļ. Tas nozīmē, ka visiem kontaktiem, savienojumiem un citiem elementiem jābūt izgatavotiem no vēl augstākas kvalitātes materiāliem ar vēl vairāk palielinātu drošību pret iespējamu kušanu paaugstinātas temperatūras ietekmē u.tml. Pretējā gadījumā var rasties iekārtu dīkstāve un papildu remontdarbu izmaksas.
Minēto iemeslu dēļ regulā EN 60947-4-1 norādītie standarti mehāniskajiem starteriem šobrīd nav izmantojami praksē, ja tiek lietoti IE3 klasei atbilstoši motori. Šobrīd norit darbs pie grozījumu projekta, kur priekšlikumus iesniegusi arī kompānija Eaton, kas veikusi īpašus pētījumus un testus motoru aizsardzības ierīcēs.
Maksimālu efektivitāti sūkņiem un ventilācijas iekārtām
Lai sasniegtu vismaz minimālo iekārtu efektivitātes līmeni, nepieciešams detalizēti analizēt visus notiekošos procesus iekārtās un sistēmās. Tas attiecas arī uz sūkņiem un ventilācijas iekārtām. Piemēram, ar parastajām mehāniskās plūsmas kontroles ierīcēm – vārstiem vai aizbīdņiem – grūti izpildīt nepieciešamās energoefektivitātes prasības. Atsevišķos gadījumos nepieciešams izmantot mainīga ātruma piedziņu, taču daudzām vienkāršākām iekārtām tas var izjaukt sistēmas kopējo darbību. Šeit nepieciešama padziļināta iekārtas analīze un alternatīvu risinājumu izstrāde. Piemēram, energoefektīvi motoru starteri.
Ja mērķis ir uzlabot energoefektivitāti jau esošai sistēmai, kas darbojas ar nemainīgu ātrumu, bet mazākā apjomā nekā pie pilnas nominālās slodzes, pastāv iespēja aprīkot to ar mainīga ātruma starteri. Piemēra, zīmola PowerXL DE1 starteri ir gan viegli izmantojami, gan piedāvā papildu iespēju mainīga ātruma kontrolei.
Mainīga ātruma starteri: jauni, vienkārši un uzticami
Šīs ir jaunākās paaudzes iekārtas, kas ir vienkārši uzstādāmas, uzreiz gatavas darbam, bez nepieciešamības konfigurēt iestatījumus. Iekšējās kontroles algoritms aizsargā no pārsprieguma, piemēram, enerģijas atgūšanas procesā. Tāpat iekārta ietver arī DC bremzēšanas funkciju un automātisku cikla ātruma samazināšanu, lai izvairītos no ierīces kritiskās temperatūras pārsniegšanas. Papildu jau gataviem rūpnīcas iestatījumiem, tiek piedāvāta arī ierīces konfigurēšana atbilstoši lietotāja vajadzībām.
Jebkurā gadījumā Eaton palīdz ieviest vienkāršākas, drošākas, izdevīgākas un rentablākas sistēmas energoefektivitātes palielināšanai atbilstoši ES noteiktajām direktīvām.
Raksts tapis sadarbībā ar Eaton.