Moderna energieffektiva elektriska drivningar — trender och perspektiv
Moderna eldrifter har ett antal möjligheter till betydande besparingar i sin drift. Med effektiva motorer, lämpliga växelriktare och avancerade IIoT-applikationer (Industrial Internet of Things) kommer resursanvändningen att bli effektivare och livscykelkostnaderna kan minskas.
Ungefär 80 % av all energi som förbrukas av nuvarande elektriska drivenheter kommer från medelstora elmotorer, som i allmänhet inte är energieffektiva enligt nuvarande standarder och som vanligtvis är överdimensionerade för applikationen.
Kostnaden för energi som förbrukas av en motor under dess livstid är upp till 97 % av de totala driftskostnaderna. Därför är det både ekonomiskt och miljövänligt att hitta en lösning som maximerar effektiviteten hos elmotorer.
Idag träffas vi elektriska enheter i nästan alla led, speciellt inom industri och byggnation, till exempel i pumpar, kompressorer och luftkonditioneringssystem, kranar, hissar och transportband.
Samtidigt står industrin för mer än en tredjedel av världens elförbrukning, varav nästan 70 % av denna andel beror på elmotorer. Byggnader står för ytterligare 30 % av den globala elförbrukningen, där elmotorer står för 38 % av denna andel.
Och efterfrågan ökar: den nuvarande globala ekonomiska produktionen beräknas fördubblas till 2050. Samtidigt kommer efterfrågan på elektriska drivenheter att öka. Samtidigt kommer det att öppna upp utrymme för sparande genom intelligenta systemlösningar. Nyligen genomförda studier visar att att köpa en ny elektrisk enhet kan spara i genomsnitt upp till 30 % på energikostnaderna.
Enligt klimatavtalet från Paris 2015 lovade 196 länder att bromsa den globala uppvärmningen. Detta motverkas dock av megatrender som urbanisering, mobilitet och automatisering, som oundvikligen ökar den dagliga energiförbrukningen.
Därför har ansträngningar för att förbättra energieffektiviteten nu blivit huvuddraget i det praktiska genomförandet av Parisavtalet. Nya direktiv om ekonomisk drift av elmotorer införs över hela världen – till exempel i EU, USA och Kina.
I synnerhet ställer de nya europeiska direktiven upp ett mål om att minska koldioxidutsläppen med 40 miljoner ton till 2030. Medlet för att uppnå detta mål måste vara ett obligatoriskt införande av kostnadseffektiv teknik. Kina har som mål att minska energiförbrukningen med 13,5 % av BNP och CO22-utsläppen med 18 % till 2025.
Nätverkslösningar och noggrann analys av systemdata är de bästa lösningarna för att förbättra energieffektiviteten till verkligt hållbara nivåer.
Men det är inte alls nödvändigt att köpa nya system omedelbart i varje situation. Även gamla kan ofta modifieras för att vara energieffektiva med rätt tillbehör.
Modern växelriktare (frekvensomvandlare) och högeffektiva motorer kan spara upp till 30 % energi i typiska industriella applikationer, såsom pumpar, fläktar eller kompressorer, jämfört med traditionella oreglerade system.
Fallstudier visar att dessa besparingar kan ökas till 45 % genom att införliva en optimerad drivlösning, i detta fall en pump.
Systemet inkluderar en växelriktare som säkerställer att frekvensomriktaren är energieffektiv även vid dellast genom att anpassa varvtal och vridmoment till aktuella belastningskrav. Detta innebär att varje applikation alltid är inställd på den prestanda den behöver.
Ju mer specifika och olika applikationer och komponenter är, desto mer komplext kan hela systemet vara. Därför, särskilt i en industriell miljö, är det nödvändigt att välja tillvägagångssätt som tar hänsyn till systemet i detalj med alla dess interaktioner och synergistiska effekter och kan harmonisera det optimalt.
Den är grundad av smarta sensorer och analytiska verktyg som spårar, anpassar och förbättrar alla arbetsflöden och är en del av ett system på högre nivå.
Smarta sensorer gör att anslutna motorer kan analyseras på motornivå.Moderna växelriktare behöver vanligtvis inte extra externa sensorer alls, eftersom de antingen är direkt utrustade med dem eller direkt kan utvärdera vissa systemparametrar och överföra dem.
Redan på planeringsstadiet kan val- och dimensioneringsfel upptäckas genom virtuell simulering av de enskilda drivkomponenterna. On-the-go datainsamling och analys möjliggörs genom anslutning till moln och end-to-end industriella applikationer. Inom tillverkningen hjälper digitala drivenheter till att identifiera potentiella problem tidigt och förhindrar därmed funktionsfel.
Att samla in data från individuella enhetskomponenter kan också avslöja indirekta effekter som inte är relaterade till enheten. På så sätt är det möjligt att kontinuerligt optimera hela driften av ett sammankopplat system — enkelt och utan specialkunskaper.
Baserat på erfarenhet direkt i produktionen kan man säga att upp till 10% av energin kan sparas genom att använda smarta sensorer och dataanalysapplikationer från komplexa processer. Tack vare en speciell För förebyggande tjänster baserade på IIoT-nätverket kan komponenternas livslängd ökas med upp till 30%, och deras prestanda kan ökas med 8-12%.