Sodobni energijsko učinkoviti električni pogoni — trendi in perspektive

Sodobni električni pogoni imajo vrsto možnosti za znatne prihranke pri svojem delovanju. Z učinkovitimi motorji, ustreznimi inverterji in naprednimi aplikacijami IIoT (Industrial Internet of Things) bo uporaba virov učinkovitejša, stroški življenjskega cikla pa se lahko zmanjšajo.

Približno 80 % vse energije, ki jo porabijo trenutni električni pogoni, prihaja iz srednje velikih elektromotorjev, ki na splošno niso energetsko učinkoviti po trenutnih standardih in so običajno predimenzionirani za uporabo.

Stroški energije, ki jo motor porabi v svoji življenjski dobi, znašajo do 97 % skupnih obratovalnih stroškov. Zato je iskanje rešitve, ki poveča učinkovitost elektromotorjev, ekonomično in okolju prijazno.

Danes se srečamo električni pogoni na skoraj vseh stopnjah, zlasti v industriji in gradbeništvu, na primer v črpalkah, kompresorjih in klimatskih napravah, žerjavih, dvigalih in tekočih trakovih.

Obenem industrija predstavlja več kot tretjino svetovne porabe električne energije, od tega skoraj 70 % tega deleža električni motorji. Stavbe predstavljajo nadaljnjih 30 % svetovne porabe električne energije, pri čemer električni motorji predstavljajo 38 % tega deleža.

In povpraševanje narašča: trenutna svetovna gospodarska proizvodnja naj bi se do leta 2050 podvojila. Hkrati se bo povečalo povpraševanje po električnih pogonih. Hkrati bo odprl prostor za varčevanje z inteligentnimi sistemskimi rešitvami. Nedavne študije kažejo, da lahko z nakupom novega električnega pogona v povprečju prihranite do 30 % stroškov energije.

V skladu s pariškim podnebnim sporazumom iz leta 2015 se je 196 držav zavezalo, da bodo upočasnile globalno segrevanje. Temu pa nasprotujejo megatrendi, kot so urbanizacija, mobilnost in avtomatizacija, ki neizogibno povečujejo dnevno porabo energije.

Tako so prizadevanja za izboljšanje energetske učinkovitosti zdaj postala glavno vodilo praktičnega izvajanja Pariškega sporazuma. Povsod po svetu – na primer v Evropski uniji, ZDA in na Kitajskem – uvajajo nove direktive o gospodarnosti delovanja elektromotorjev.

Zlasti nove evropske direktive določajo cilj zmanjšanja emisij CO2 za 40 milijonov ton do leta 2030. Sredstvo za dosego tega cilja mora biti obvezna uvedba stroškovno učinkovitih tehnologij. Kitajska želi do leta 2025 zmanjšati porabo energije za 13,5 % BDP in emisije CO22 za 18 %.

Omrežne rešitve in skrbna analiza sistemskih podatkov so najboljše rešitve za izboljšanje energetske učinkovitosti na resnično trajnostne ravni.

Vendar sploh ni nujno, da v vsaki situaciji takoj kupite nove sisteme. Celo stare je mogoče s pravimi dodatki pogosto spremeniti v energetsko učinkovite.

Moderno inverterji (frekvenčni pretvorniki) in visoko učinkoviti motorji lahko prihranijo do 30 % energije v tipičnih industrijskih aplikacijah, kot so črpalke, ventilatorji ali kompresorji, v primerjavi s tradicionalnimi nereguliranimi sistemi.

Študije primerov kažejo, da je mogoče te prihranke povečati na 45 % z vključitvijo optimizirane pogonske rešitve, v tem primeru črpalke.

Sistem vključuje pretvornik, ki zagotavlja energetsko učinkovitost pogona tudi pri delni obremenitvi s prilagajanjem hitrosti in navora trenutnim zahtevam obremenitve. To pomeni, da je vsaka aplikacija vedno prilagojena zmogljivosti, ki jo potrebuje.

Bolj kot so specifične in raznolike aplikacije in komponente, bolj zapleten je lahko celoten sistem. Zato je treba predvsem v industrijskem okolju izbrati pristope, ki podrobno upoštevajo sistem z vsemi njegovimi interakcijami in sinergijskimi učinki ter ga lahko optimalno uskladijo.

Ustanovljeno je pametnih senzorjev in analitična orodja, ki sledijo, usklajujejo in izboljšujejo vse tokove dela in so del sistemskega pristopa na višji ravni.

Pametni senzorji omogočajo analizo povezanih motorjev na ravni motorja.Sodobni razsmerniki običajno sploh ne potrebujejo dodatnih zunanjih senzorjev, ker so bodisi neposredno opremljeni z njimi bodisi lahko neposredno ovrednotijo ​​določene sistemske parametre in jih posredujejo.

Napake pri izbiri in dimenzioniranju je mogoče zaznati že v fazi načrtovanja z virtualno simulacijo posameznih komponent pogona. Zbiranje in analiza podatkov na poti sta omogočena s povezljivostjo v oblak in industrijskimi aplikacijami od konca do konca. V proizvodnji rešitve digitalnega pogona pomagajo zgodaj prepoznati morebitne težave in tako preprečiti okvare.

Zbiranje podatkov iz posameznih komponent pogona lahko razkrije tudi posredne učinke, ki niso povezani s pogonom. Na ta način je mogoče nenehno optimizirati celotno delovanje med seboj povezanega sistema — preprosto in brez posebnega znanja.

Na podlagi izkušenj neposredno v proizvodnji lahko rečemo, da lahko z uporabo pametnih senzorjev in aplikacij za analizo podatkov iz kompleksnih procesov prihranimo do 10 % energije. Zahvaljujoč posebnim storitvam za preprečevanje, ki temeljijo na omrežju IIoT, je mogoče življenjsko dobo komponent podaljšati za do 30 %, njihovo delovanje pa za 8-12 %.