Ευρωπαϊκό σχέδιο κατάταξης απόδοσης για κινητήρες AC χαμηλής τάσης

Οι εταιρίες και οι διάφοροι οργανισμοί αναζητούν, ολοένα και περισσότερο, τρόπους για να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας. Ένας τρόπος για να επιτύχουν σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας είναι η χρήση ηλεκτροκινητήρων υψηλής απόδοσης.
Οι τελικοί χρήστες θα πρέπει να μπορούν να αναγνωρίζουν τους κινητήρες υψηλής απόδοσης των διαφόρων προμηθευτών και των κατασκευαστών μηχανημάτων. Ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατηγοριοποίηση των κινητήρων είναι το Ευρωπαϊκό σχέδιο κατάταξης σε κλάσεις απόδοσης.

Πώς λειτουργεί το σχέδιο;
Το σχέδιο χωρίζει τους κινητήρες σε τρία επίπεδα απόδοσης, EFF1, EFF2 και EFF3, με το EFF1 να είναι το καλύτερο επίπεδο απόδοσης. Εφαρμόζεται σε διπολικούς και τετραπολικούς, τριφασικούς επαγωγικούς κινητήρες με κλωβό, με ονομαστικά μεγέθη λειτουργίας 400 V, 50 Hz, κύκλου λειτουργίας S1και με ισχύ από 1,1 έως 90 kW. Το εύρος αυτό καλύπτει την πλειοψηφία των ηλεκτροκινητήρων της Ευρωπαϊκής αγοράς. Αναλυτικές πληροφορίες για το σχέδιο μπορείτε να βρείτε στη διεύθυνση www.cemep.org.

Πόσα χρήματα μπορούν να εξοικονομήσουν οι αποδοτικοί κινητήρες;
Οι ηλεκτροκινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία και ευθύνονται για το 65% περίπου της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Κατά τη διάρκεια της ζωής ενός κινητήρα, το κόστος λειτουργίας του μπορεί να είναι και 100 φορές μεγαλύτερο από το κόστος αγοράς του. Επομένως, αποτελεί σημαντικό πεδίο για εξοικονόμηση ενέργειας.

Άλλα κίνητρα:
Εκτός από την εξοικονόμηση ενέργειας, ορισμένες χώρες παρέχουν επίσης οικονομικά κίνητρα για τη χρήση ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού. Για παράδειγμα, στο Ηνωμένο Βασίλειο προβλέπονται σημαντικά φορολογικά και άλλα κίνητρα, βλ. www.eca.gov.uk.

Παράδειγμα για μεμονωμένο κινητήρα:
Για κινητήρα 15 kW που λειτουργεί για 6.000 ώρες ανά έτος κινώντας μια αντλία νερού, ένας κινητήρας EFF1 μπορεί να παρέχει εξοικονόμηση ενέργειας 4 MWh κάθε χρόνο σε σχέση με έναν κινητήρα EFF3. (Ο υπολογισμός ισχύει για 4-πολικό κινητήρα που λειτουργεί σε πλήρες φορτίο, με απόδοση 91,8% για τον κινητήρα EFF1 και 88,2% για τον κινητήρα EFF3. Πηγή: Φυλλάδιο CEMEP).

Παράδειγμα για εγκατάσταση:
Ένα τυπικό εργοστάσιο μεσαίου μεγέθους με 149 κινητήρες ονομαστικής ισχύος μεταξύ 0,37 και 132 kW μπορεί να εξοικονομήσει περίπου το 3,4% του ετήσιου κόστους ηλεκτρισμού για τους κινητήρες του, εάν πραγματοποιήσει αναβάθμιση σε κινητήρες EFF1. Αν οι ενεργειακά αποδοτικοί κινητήρες χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με συστήματα μεταβλητής ταχύτητας (drives), μπορεί να επιτευχθεί ακόμα μεγαλύτερη εξοικονόμηση.
Η εξοικονόμηση που επιτυγχάνεται στο παραπάνω παράδειγμα κατά την αναβάθμιση από κινητήρες EFF2 & EFF3 σε κινητήρες EFF1:
Συνθήκες - 6.000 ώρες ανά έτος - 0,085 EUR/kWh
Μέση βελτίωση απόδοσης 3,14%
Εξοικονόμηση 22.542 EUR ανά έτος (δηλαδή το 3,4% του λογαριασμού ηλεκτρικού ρεύματος)

Τι άλλα πλεονεκτήματα παρέχουν οι υψηλής απόδοσης κινητήρες;
Εκτός από την εξοικονόμηση ενέργειας, οι κινητήρες υψηλής απόδοσης παρέχουν και άλλα σημαντικά πλεονεκτήματα. Η χρήση υλικών εξαιρετικής ποιότητας συνεισφέρει στη λειτουργία υπό χαμηλότερες θερμοκρασίες, κάτι που σημαίνει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και υψηλότερη αξιοπιστία άρα και λιγότερη συντήρηση. Η λειτουργία σε χαμηλότερες θερμοκρασίες σημαίνει επίσης ότι στους κινητήρες μπορούν να τοποθετηθούν μικρότεροι ανεμιστήρες, με αποτέλεσμα χαμηλότερα επίπεδα θορύβου.
Μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας και το κόστος, οι επιχειρήσεις μπορούν να αυξήσουν την ανταγωνιστικότητά τους. Ταυτόχρονα, συμβάλλουν στις προσπάθειες για την προστασία του περιβάλλοντος, αφού βοηθούν στη μείωση των συνολικών εκπομπών CO2. Έχει υπολογιστεί ότι, αν σε ολόκληρη την Ευρώπη χρησιμοποιηθούν κινητήρες υψηλής απόδοσης για συστήματα μεταβλητής ταχύτητας, μπορεί να επιτευχθεί εξοικονόμηση ενέργειας που αντιστοιχεί στην παραγωγή αρκετών μεγάλων ηλεκτροπαραγωγών μονάδων, με σημαντική μείωση των εκπομπών CO2.

Πώς καταλαβαίνει κανείς αν ένας κινητήρας είναι ενεργειακά αποδοτικός;
Η κατάταξη των κινητήρων με βάση το βαθμό απόδοσης εμφανίζεται στην πινακίδα του κινητήρα. Πιο αναλυτικές πληροφορίες είναι διαθέσιμες στους καταλόγους προϊόντων, όπου οι κατασκευαστές παρουσιάζουν την απόδοση των κινητήρων τους για πλήρες φορτίο και ? του φορτίου. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή δημιούργησε επίσης τη βάση δεδομένων EuroDEEM, η οποία περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με την απόδοση των κινητήρων που διατίθενται στην Ευρωπαϊκή αγορά. Μπορείτε να επισκεφθείτε αυτήν τη βάση δεδομένων μέσω Internet στη διεύθυνση http://energyefficiency.jrc.cec.eu.int/eurodeem/index.htm.

Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την απόδοση ενός κινητήρα;
Ο βαθμός απόδοσης μετρά το πόσο καλά μετατρέπεται η ηλεκτρική ενέργεια σε ωφέλιμο έργο στον κινητήρα. Η ενέργεια που χάνεται κατά τη διαδικασία αυτή εκπέμπεται από τον κινητήρα με τη μορφή θερμότητας. Οι απώλειες μπορούν να χωριστούν σε πέντε κύριες κατηγορίες, όλες εκ των οποίων επηρεάζονται από το σχεδιασμό και την κατασκευή του κινητήρα. Ένα σημαντικό ζήτημα σχεδιασμού είναι το μέγεθος του διακένου αέρα μεταξύ του ρότορα και του στάτορα ενώ τα μεγάλα διάκενα αέρα ελαχιστοποιούν το κόστος κατασκευής. Τα μικρότερα διάκενα αέρα βελτιώνουν την απόδοση και το συντελεστή ισχύος. Τα ακόμα μικρότερα διάκενα αέρα βελτιώνουν περισσότερο το συντελεστή ισχύος, αλλά μειώνουν την απόδοση και μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα κραδασμών. Οι απώλειες ενός κινητήρα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: στις απώλειες χωρίς φορτίο, οι οποίες είναι καθορισμένες και παραμένουν σταθερές, και τις απώλειες υπό φορτίο, οι οποίες αυξάνονται με το φορτίο του κινητήρα. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει την κατανομή των απωλειών σε έναν κινητήρα M3BP. Απώλειες σιδήρου στον πυρήνα (18%) Η ενέργεια που απαιτείται για να ξεπεραστεί η αντίσταση στην αλλαγή των μαγνητικών πεδίων στο υλικό του πυρήνα. Μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας χάλυβα καλύτερης ποιότητας και επιμηκύνοντας τον πυρήνα.

Απώλειες ρότορα (24%)
Η θερμότητα της περιέλιξης του ρότορα .Μπορεί να μειωθεί αυξάνοντας το μέγεθος των αγώγιμων ράβδων και των ακραίων δακτυλίων ώστε να μειωθεί η πυκνότητα της μαγνητικής ροής.

Απώλειες χαλκού στο στάτορα / απώλειες I2R (34%)
Προκαλούνται από τη θέρμανση λόγω της ροής του ρεύματος μέσω της αντίστασης της περιέλιξης του στάτορα. Μπορούν να μειωθούν τροποποιώντας το σχεδιασμό του στάτορα ή μειώνοντας το πάχος της μόνωσης, ώστε να αυξηθεί ο όγκος του καλωδίου στο στάτορα.

Απώλειες τύρβης διακένων και τριβής (10%)
Η αντίσταση του αέρα και η τριβή των επιφανειών είναι ουσιαστικά ανεξάρτητη του φορτίου του κινητήρα. Μπορεί να μειωθεί με καλύτερη επιλογή σφαιροτριβέων και παρεμβυσμάτων και βελτιωμένο σχεδιασμό των ανεμιστήρων και της ροής αέρα. Οι ενεργειακά αποδοτικοί κινητήρες παράγουν λιγότερη θερμότητα και μπορούν να χρησιμοποιήσουν μικρότερο ανεμιστήρα.

Απώλειες σκέδασης (14%)
Το αποτέλεσμα των σκεδαζόμενων ροών που επάγονται από τα ρεύματα του φορτίου. Μπορούν να μειωθούν βελτιώνοντας τη γεωμετρία των σχισμών.