Wykorzystywanie nowych silników o większej sprawności energetycznej oraz napędów o zmiennej prędkości (VSD) może pomóc firmom przemysłowym w obniżaniu kosztów produkcji dzięki niższym kosztom zużywanej energii elektrycznej.
W przypadku tych sektorów gospodarki, które są bardzo uzależnione od dostaw energii, wahania jej cen i dostępności mogą spowodować poważne zaburzenia łańcuchów dostaw. Szczególnie jest to spowodowane wzrostem cen uprawnień do emisji dwutlenku węgla.
Niestety przechodzenie na energię odnawialną oraz uzależnienie Europy od importu gazu ziemnego czynią dostawy energii dla tego kontynentu coraz bardziej nieprzewidywalnymi. A zatem jest konieczne uczynienie zakładów produkcyjnych tak efektywnymi energetycznie, jak to tylko możliwe. Większość procesów pochłaniających najwięcej energii w przemyśle związana jest z silnikami elektrycznymi.
Zarządzenie istniejącymi w zakładach silnikami
Pierwszym krokiem na drodze do poprawy efektywności energetycznej jest wykonanie oceny stanu silników znajdujących się w zakładach przemysłowych, ponieważ wiele z nich może mieć zbyt dużą moc w stosunku do potrzeb. Silniki wykorzystywane do napędu takich urządzeń jak wentylatory i pompy tradycyjnie pracują przy częściowym obciążeniu, wykorzystując zawory, hamulce czy przepustnice. Oznacza to, że silniki te mogłyby pracować pod większym obciążeniem niż to konieczne, a stosowanie mechanicznych metod regulacji prędkości obrotowej oznacza marnowanie energii.
Zakup silnika o odpowiedniej mocy lub podłączenie napędu o zmiennej prędkości (VSD) do istniejącego silnika zapewni, że silnik taki będzie do napędzania maszyny czy urządzenia zużywał tylko tyle energii, ile jest konieczne. Napędy VSD, czyli falowniki, umożliwiają bardziej wydajną pracę silników przy częściowym obciążeniu, ponieważ pozwalają na bezpośrednią regulację prędkości i momentu obrotowego. Silnik może być tak sterowany, aby dopasować go do obciążenia, w wyniku czego uzyskamy większą sprawność energetyczną nawet przy różnych prędkościach.
Inwestowanie długoterminowe
Ważne jest też, aby brać pod uwagę wiek i stan techniczny silników w zakładzie produkcyjnym. Starsze silniki mogły mieć już wiele razy przewijane uzwojenia w ciągu swojej eksploatacji. Co prawda jest możliwe takie przewinięcie uzwojeń silnika, aby uzyskać jego oryginalną sprawność, jednak w wielu przypadkach to się nie udaje. Starsze silniki, które wymagają przewijania, mogą ponadto mieć mniejszą sprawność energetyczną niż najnowsze modele. Obecnie wszystkie nowe silniki sprzedawane w Unii Europejskiej oraz Wielkiej Brytanii muszą spełniać ostrzejsze wymagania dotyczące efektywności energetycznej w zależności od typu silnika i jego zastosowania. Na przykład od lipca 2021 wszystkie nowe silniki trójfazowe, czyli typowo wykorzystywane w przemyśle spożywczym, muszą spełniać wymagania klasy sprawności IE3.
Często może się zdarzyć, że podjęcie decyzji o przewinięciu uzwojeń jakiegoś silnika zamiast o zakupie nowego powoduje początkowo niższe koszty dla zakładu, jednak w dłuższej perspektywie koszty te będą wyższe z powodu większego zużycia energii przez starszy silnik. W rzeczywistości koszt energii elektrycznej zużytej przez silnik elektryczny w okresie ponad 10 lat jest co najmniej 30 razy wyższy od ceny jego zakupu. Oznacza to, że nowe, efektywne energetycznie silniki, choć droższe, mogą szybko przynieść zwrot z inwestycji w ich zakup.
Zastąpienie przewymiarowanych i starzejących się silników nowymi, o prawidłowo dobranej mocy i spełniającymi wymagania klasy sprawności IE3 lub IE4, oznacza znaczne oszczędności energii, szczególnie gdy silniki te będą wykorzystywane w połączeniu z napędami VSD. Jednak skąd dyrekcje fabryk mogą wiedzieć, kiedy istniejące silniki wymagają wymiany?
Wyposażenie istniejących silników w inteligentne czujniki da personelowi kierowniczemu fabryk dostęp do ciągłych danych na temat wydajności silnika w czasie rzeczywistym. Czujniki te mogą monitorować takie parametry jak wibracje czy temperatura, dlatego też mogą alarmować personel techniczny zakładów o wszelkich odchyleniach od optymalnej wydajności. Może to pomoc w określeniu, czy dany silnik wymaga już wymiany na nowy.
Poprzez wdrażanie strategii mających na celu uzyskanie dodatkowych praktycznych informacji na temat efektywności energetycznej silników, zapewnienie dobrania silników o właściwej mocy dla danej aplikacji oraz wymianę starzejących się modeli na nowe, o większej sprawności energetycznej, firmy produkcyjne powinny być w stanie uzyskać znaczne oszczędności energii. Fabryka bardziej efektywna energetycznie uzyskuje korzyści w postaci większych zysków, odporności na zmiany, większej elastyczności oraz lepszych referencji środowiskowych.
Marek Łukaszczyk jest menedżerem ds. marketingu na obszar Europy i Środkowego Wschodu w firmie WEG.
