Motoarele electrice alimentează guzzlerele pe o dietă - WiWo
Motoarele electrice pot fi găsite în mașinile de tuns iarba și mașinile de spălat - chiar și în navele de croazieră. Pe cât de versatile sunt, risipesc electricitatea. Noile tehnologii ar trebui să le facă mai economice.
Curioase realități ale tranziției energetice
Este o disproporție uimitoare: când politicienii și antreprenorii vorbesc despre manevrarea electricității în viitor după anul de tranziție energetică, parcurile eoliene, centralele electrice pe gaz și liniile de înaltă tensiune domină discuția. Pe de altă parte, unul dintre cele mai importante instrumente pentru o alimentare durabilă a fost complet uitat: eficiența energetică.
Guvernul federal a declarat că utilizarea economică a energiei electrice și a căldurii este o problemă cheie în conceptul său de energie și și-a stabilit obiective înalte: până în 2050, consumul de petrol, gaze și cărbune va fi redus la jumătate comparativ cu 2008. Pentru a realiza acest lucru, energia din Germania ar trebui să fie utilizată cu 2,1% mai productiv în fiecare an - o sarcină gigantică.
Dar se poate face. Cel mai important punct de plecare sunt miliardele de motoare electrice care ne înconjoară în fiecare minut al vieții de zi cu zi: în scări rulante, mașini de tuns iarba și lifturi. În fabrici precum fabricile de hârtie de dimensiuni medii, există până la 3.000 de acționări electrice. Chiar și navele de croazieră precum Aidamar sunt alimentate de motoare diesel-electrice.
Centralele electrice sunt cele care fac posibilă viața noastră modernă în primul rând. „Există 35 de milioane de motoare electrice instalate în toată Germania”, spune Reinhard Hüppe, Managing Director Automation la asociația industrială ZVEI. Și numără doar acele mașini care fredonează în industrie, trafic și facilități publice.
Consum mai mic de energie
Marea problemă: multe dintre aceste dispozitive electrice funcționează teribil de ineficient. Tehnologia învechită, controalele puterii sau pierderile de performanță din mecanică sporesc inutil foamea de energie.
Consumul de energie al motoarelor electrice la nivel mondial în 2011 (în terawatt-ore, în funcție de industrie; vă rugăm să faceți clic pe grafic pentru o vizualizare detaliată)
Sursa: Agenția Internațională pentru Energie, Statista
Este gigantic. Conform calculelor efectuate de Agenția Internațională pentru Energie (IEA) la Paris, consumul de energie electrică al acționărilor electrice numai în industrie a crescut până la aproape 4.500 de terawați în 2011 (a se vedea graficul). În total, motoarele electrice consumă aproximativ 45% din totalul energiei electrice generate la nivel mondial, potrivit IEA. „Sunt cei mai mari consumatori de energie vreodată”, deci concluzia lui Joe Hogan, șeful companiei elvețiene de electricitate ABB.
Prin urmare, este clar: dacă tranziția energetică va avea succes și ultima centrală nucleară va ieși offline până în 2022, nu poate fi vorba doar de exploatarea unor surse de energie noi - adesea regenerative -. La urma urmei, soarele, vântul și energia hidroelectrică ar trebui să contribuie cu mai mult de o treime la furnizarea de energie electrică în Germania până în 2020.
Este cel puțin la fel de important să începeți de la celălalt capăt - consumul de energie electrică. Încă din ianuarie, oamenii de știință din domeniul energiei au avertizat într-o scrisoare deschisă către guvernul federal că tranziția energetică nu poate avea succes decât cu o „reducere permanentă a cererii de energie”.
Tehnicile sunt la locul lor
Tehnologia pentru aceasta este disponibilă: variază de la utilizarea tipurilor de motoare inovatoare la comenzi mai inteligente ale mașinilor, noi concepte de acționare și construcții mai economice, până la instalarea de materiale eficiente din punct de vedere energetic. În funcție de scenariul aplicației, puterea necesară pe unitate poate fi redusă cu 40 până la 50%.
Însă - toate acestea sunt încă folosite mult prea rar: „Există adesea 500 de motoare electrice instalate într-o singură hală a fabricii”, spune Claus Wieder, șef unitate de management standard al produselor la producătorul de motoare SEW-Eurodrive din Bruchsal. "În majoritatea companiilor, nimeni nu știe exact câte motoare sunt folosite acolo, câtă energie consumă fiecare mașină individuală și ce costuri pot fi economisite cu motoare electrice mai eficiente."
Cine înscrie în sustenabilitate
O ignoranță scumpă. Deoarece, conform proiecțiilor ZVEI, ar avea sens să înlocuim 60% din motoarele electrice instalate cu motoare moderne. „Acest lucru ar putea reduce consumul de energie electrică în Germania cu 38 de miliarde de kilowați-or pe an”, calculează expertul ZVEI, Hüppe. Aceasta corespunde capacității a unsprezece blocuri de centrale electrice de dimensiuni medii, cu o putere de 400 de megawați fiecare.
Un program de austeritate cu efect dublu: În același timp, emisia de dioxid de carbon cu efect de seră ar fi, de asemenea, redusă cu aproximativ 20 de milioane de tone. Aceasta ar reprezenta aproape trei procente din emisiile anuale de CO2 din Germania.
Deșeuri de electricitate fără gânduri
Risipitorii de energie sunt aproape peste tot. Privind în viața de zi cu zi, toată lumea poate vedea singură cât de nepăsător folosim energia electrică - și o pierdem. Luați un aspirator, de exemplu: Mulți consumatori cred că puterea de aspirație depinde de puterea dispozitivului. Cu toate acestea, factorul decisiv este cât de bine este utilizată puterea motorului. Prin urmare, motoarele de 500 wați aspiră uneori mai bine decât dispozitivele de 1500 wați - doar mult mai economice.
În același timp, există o agitație în grădini. Pasionații de grădinărit din Germania tund garduri vii, tund peluze și curăță ramurile din copaci. Și pentru aproape toate lucrările există mașini care facilitează munca pentru grădinarul pasionat. Dar puțin se întâmplă în ceea ce privește consumul de energie.
Truc simplu de eficiență
Cât de risipitor unele dispozitive folosesc electricitatea este demonstrat de noile mașini de tuns iarba pe care compania MTD din Saarbrücken le-a adus pe piață sub marca „Wolf-Garten”. Pentru a tunde o bucată de gazon de 100 de metri pătrați, cositoarele electrice convenționale au nevoie în medie de 160 de wați-oră.
Cu noile dispozitive, producătorul a redus la jumătate cerința la 80 de wați-oră. Specialistul în tehnologia grădinii a făcut-o cu un truc simplu. „Am înlocuit motorul universal sau asincron obișnuit cu un motor cu magnet permanent”, spune Michael Simon, membru al consiliului de administrație al MTD.
Acești magneți sunt confecționați dintr-un material magnetizat permanent care face ca motorul electric să funcționeze într-o manieră eficientă din punct de vedere energetic când curge electricitatea.
Tehnologia este deja stabilită în motoarele industriale. În schimb, acestea sunt rareori folosite în mașini pentru uz privat. Pentru că tehnologia ecologică este puțin mai scumpă: „Un motor universal costă opt până la zece euro. O mașină de tuns iarba cu magneți permanenți costă 20 de euro ”, spune Simon, membru al consiliului de administrație al MTD.
Aeroportul din München este un exemplu de consum eficient de energie: când pasagerii folosesc scara rulantă în Terminalul 2, greutatea lor face ca scările să se miște
Sursa: Flughafen München GmbH
Dar se pare că doar câțiva tehnicieni din industrie caută modalități de a controla deșeurile. Procedând astfel, ar economisi o mulțime de bani: conform studiilor actuale, companiile și-ar putea reduce costurile cu aproximativ zece miliarde de euro anual. Obiectivele de eficiență ale tranziției energetice ar putea fi, de asemenea, atinse mai ușor, deoarece numai industria din Germania consumă 40% din energie electrică. Motoarele electrice reprezintă două treimi din aceasta.
Cu toate acestea, cererea de motoare cu economie de energie este cu greu în creștere. În special companiilor mici și mijlocii le pasă adesea puțin despre cantitatea de energie electrică irosită în instalațiile lor. Prin urmare, directorul general ZVEI, Hüppe, solicită companiilor să nu doar să urmărească prețul de achiziție mai mare, ci să ia în considerare și costurile totale pe durata de viață a unui motor.
Un calcul pe care fiecare absolvent de afaceri l-ar gestiona în primul semestru: acționările electrice din companiile industriale rulează uneori între 20 și 30 de ani, adesea între 16 și 20 de ore pe zi și 300 de zile pe an. „Electricitatea reprezintă, în general, mai mult de 90% din costurile ciclului de viață ale unui motor electric”, spune Jörg Hassmann, șeful managementului produselor pentru motoarele de joasă tensiune din cadrul grupului electronic Siemens.
Cu alte cuvinte: suprataxa pentru un motor electric mai eficient reprezintă de obicei doar o fracțiune din economiile de consum de energie electrică care pot fi realizate pe parcursul vieții. "Dacă cumpărați unul nou, costurile suplimentare pentru un motor cu economie de energie sunt de obicei amortizate după unul sau doi ani", spune Hassmann.
Exemplu de economii la aeroportul din München
Un exemplu de la Aeroportul din München arată cât de mare este potențialul de economisire. Noua scară rulantă care va fi instalată acolo în următoarele săptămâni are 48 de metri lungime și 19 metri înălțime. Poate transporta 9.000 de persoane pe oră. În ciuda dimensiunilor sale enorme, sistemul din Terminalul 2 ar trebui să consume drastic mai puțină energie decât sistemele anterioare: „Am făcut totul pentru ca scările să fie cât mai verzi posibil”, spune inginerul Gunther Hipfinger de la compania elvețiană Schindler, care construiește scara rulantă.
Tehnicienii au venit cu tot felul de idei în acest sens. Printre altele, pasagerii ajută, fără să-și dea seama, să reducă semnificativ consumul de energie. La orele de vârf, greutatea pasagerilor este suficientă pentru a face ca scările descendente să ruleze fără electricitate. Și pentru că sistemul generează chiar și exces de energie, pasagerii care sosesc furnizează chiar o parte din energia electrică necesară pentru transportul celor care pleacă în sus.
Tehnologia ingenioasă face posibilă reducerea drastică a consumului de energie. Experții se așteaptă ca noul sistem să consume cu până la 40 la sută mai puțin electricitate decât modelele mai vechi fără o astfel de finețe.
Aici un sistem inteligent de control cu recuperare de energie, acolo un motor mai eficient - există o mulțime de potențial de a reduce drastic consumul de energie: de exemplu, instalarea de materiale mai economice. De exemplu, dacă proiectanții folosesc cupru în loc de aluminiu pentru piese importante ale motorului electric, acest lucru reduce semnificativ puterea necesară pentru aceeași putere. Potrivit estimărilor din Germania, dacă toate acționările electrice ar fi construite din metal de înaltă calitate, acest lucru ar economisi aproximativ o duzină de miliarde de kilowați-oră pe an. Acest lucru corespunde aproximativ consumului de energie electrică din München.
În toamna anului 2011, ThyssenKrupp a lansat linia de produse Synergy Blue cu tehnologie eficientă de control pentru ascensoare în clădiri rezidențiale. Evolution Blue a urmat în luna martie a acestui an, conceptul de lift pentru clădiri de birouri
Sursa: dapd
Așa-numiții convertoare de frecvență, cu care viteza unui motor poate fi controlată electronic, oferă un potențial de economii și mai mare. Motoarele electrice învechite funcționează de obicei la o putere constantă - indiferent dacă este cu adevărat nevoie. Convertoarele de frecvență, pe de altă parte, permit reglarea automată a ieșirii sistemului la volumul real de lucru fără pierderi majore de energie.
Și, în unele cazuri, economisesc dramatic energia electrică. „Cu un convertor de frecvență, până la 70 la sută din costurile cu energia electrică pot fi economisite în aplicații care depind în mare măsură de viteză”, spune expertul Siemens Hassmann. „În medie, în funcție de aplicație, economiile se ridică la 30%”.
Asta se plătește rapid. Expertul ZVEI Hüppe demonstrează acest lucru folosind exemplul unei stații de epurare care și-a modernizat pompele uriașe cu noile regulatoare de viteză. Asta a costat 7.000 de euro. Dar convertoarele de frecvență reduc, de asemenea, consumul de energie electrică cu 120.000 kilowatti oră pe an.
Drept urmare, operatorii stației de epurare trebuie acum să transfere cu 14.000 de euro mai puțin pe an furnizorului lor de energie electrică. Investiția a plătit pentru sine în doar șase luni.
Tehnologia modernă de control este utilă oriunde fluctuează puterea necesară a motorului - de exemplu atunci când transportați oameni în clădiri. Dimineața mulțimea se revarsă în lifturile din turnurile de birouri. În timpul zilei, însă, de multe ori doar câteva persoane se pierd în lifturi care ar putea transporta zeci de oameni. Aici tehnologia ajută la reglarea dinamică a consumului de energie.
ThyssenKrupp extinde lifturile
De aceea, producătorul de ascensoare ThyssenKrupp Elevator își echipează acum regulat lifturile cu regulatoare de viteză. În toamna anului 2011, compania a lansat linia de produse Synergy Blue, care este destinată în principal clădirilor rezidențiale. În luna martie a acestui an a urmat Evolution Blue, conceptul de lift corespunzător pentru clădirile de birouri.
Viteza mașinilor nu numai că variază în funcție de cerere. Energia mecanică generată de teleschiurile de coborâre este, de asemenea, capturată - similar cu scara rulantă de pe aeroportul din München - și utilizată pentru a conduce ascensoarele în sus. Recuperarea energiei și controlul inteligent pot reduce consumul de energie și costurile în timp ce conduceți cu până la 40%, potrivit ThyssenKrupp.
Combinație de economisire a energiei
Motoare fabricate din material de înaltă calitate, convertoare de frecvență, recuperare de energie - doar combinația de diverse tehnologii pune alimentatorul pe o dietă. „Trebuie să ne uităm la sisteme. Optimizarea componentelor individuale nu este suficientă ”, spune expertul ZVEI Hüppe.
Deoarece cel mai eficient motor nu este util dacă cutia de viteze din aval funcționează cu pierderi mari de energie. Dacă motorul are o eficiență de 90%, dar cutia de viteze din aval transformă jumătate din energie în căldură din cauza fricțiunii excesive, întregul sistem atinge doar 45% - ceea ce înseamnă că mai mult de jumătate din energia electrică consumată este pierdută.
Noile modele reduc consumul de energie al motoarelor cu o cincime
Sursa: dpa
Inginerii Siemens din domeniul de afaceri al tehnologiei feroviare vor să schimbe acest lucru; vor să optimizeze gândirea în termeni de sisteme coerente. Syntegra este numele conceptului de unitate cu care vor să echipeze trenurile viitorului. În cazul metrourilor, trenurilor suburbane și trenurilor de mare viteză ale ICE3, acționarea constă încă din motoare electrice independente care sunt atașate la șasiu. Cu această acțiune în pardoseală, frânele, motoarele și șasiul sunt strâns asemănătoare, dar formează componente independente.
Pe de altă parte, Syntegra are o transmisie directă care este direct integrată în șasiu - la fel ca frâna. Aceasta nu numai că reduce greutatea întregului sistem de acționare. Părțile în mișcare sunt, de asemenea, mai ușoare în general. Inginerii speră că acest design va duce la un consum de energie cu până la 20% mai mic. Noua tehnologie este în prezent testată în domeniu. Când este gata pentru utilizare practică este încă deschis.
Nu toți producătorii sau cumpărătorii de motoare electrice industriale merg să funcționeze la fel de sistematic ca tehnicienii Siemens. UE vrea să schimbe acest lucru în viitor. Împreună cu asociația industrială germană ZVEI, printre altele, birocrații de la Bruxelles au definit inițial trei clase de eficiență pentru motoarele electrice noi, precum cele utilizate în industrie, utilități și transportul public: IE1, IE2 și IE3 - cu cât valoarea este mai mare, cu atât este mai eficientă ele energizează.