Nové označování účinnosti elektromotorů

-- 19.10.11 19:59

Účinnost motorů v Evropě: Suzanne Gillová z evropské redakce časopisu Control Engineering píše o dopadech evropských předpisů pro motory z června 2011 na označování energetické účinnosti indukčních motorů. Pro více informací navštivte uvedené odkazy.

V červnu vstoupily v platnost nové celoevropské předpisy ovlivňující výrobce nízkonapěťových indukčních elektromotorů. Nařízení (EK) č. 640/2009 uvádí, že na trh evropského hospodářského prostoru lze od 16. června 2011 uvádět jen motory třídy účinnosti IE2 nebo IE3. Další dva závazné termíny pak budou následovat. Přesný výklad byl předmětem diskuse. Sdružení REMA (Rotating Electrical Machines Association), oborové sdružení výrobců motorů  ze Spojeného království, informuje o aktuálním vývoji prostřednictvím související organizace BEAMA, federace britských elektrotechnických a souvisejících výrobních sdružení. Nařízení platí pro 2-, 4- a šestipólové 50Hz a 60Hz motory se jmenovitým výkonem mezi 0,75 a 375 kW. Klasifikace účinnosti IE (International Efficiency) definuje, jak účinně motor funguje, a nahrazuje předchozí označování EFF1 a EFF2 (viz odkaz na nařízení).

Metoda měření po klasifikaci IE je důležitým rozlišovacím kritériem od dříve využívané praxe, uvedla společnost Siemens Drives Technologies Division redakci CEE. Dříve se zohledňovaly rozptylové ztráty s fixní hodnotou 0,5 %, nyní se vypočítávají přesně. Společnost Siemens na příkladech vlastních motorů ukazuje, co to bude znamenat v praxi: čtyřpólový 5,5kW 50Hz motor, který měl dříve účinnost 89,2 %, má nyní podle nové metody výpočtu v souladu s normou IEC 60034-2-1:2007 účinnost 88,2 %. Typ určený pro 60Hz motor má účinnost 89,5 %. Díky tomu budou moci konstruktéři závodů a strojního vybavení snadněji porovnávat motory. Poněkud vyšší nákupní cena moderní technologie by se měla v provozu relativně rychle zaplatit. V důsledku toho mají řešení pohonů zahrnující přechod na motory s účinností IE2 často dobu návratnosti nákladů kratší než dva roky, uvádí společnost Siemens. Dr. Jürgen Brandes, CEO obchodní jednotky velkých pohonů společnosti Siemens AG, vysvětluje, co může vyšší účinnost a úspora energie nabídnout v praxi.

„Provozní náklady na elektromotor představují 90 % celkových nákladů, takže má velký smysl nadále zvyšovat účinnost těchto produktů. Odborníci odhadují, že celosvětově lze každoročně uspořit 120 terawatthodin energie použitím pohonů s proměnnou rychlostí a vysoce účinných motorů.“ Aby se na tuto normu připravili, mnoho výrobců motorů již označuje motory hodnotami účinnosti podle klasifikace IE. Společnost Siemens tak činí již od roku 2009. Její typové štítky již obsahují přizpůsobené technické údaje, jako je účinnost, proud, třída IE a jmenovité napětí.

Důsledky pro výrobce OEM: Myslete dopředu!

Výrobce motorů společnost Baldor se domnívá, že nová legislativa bude mít velké dopady na OEM výrobce strojů. Její průzkum (provedený na jaře) ukázal, že celá jedna třetina výrobců OEM v EU stále buď vůbec neví, nebo má jen částečné povědomí o tom, že nové univerzální střídavé motory instalované od června 2011 musejí mít účinnost minimálně IE2, což je ekvivalentem předchozí normy EFF1. „Vyzýváme všechny výrobce OEM, aby se ihned začali zabývat dopadem nařízení o účinnosti motorů,“ uvedl Robin Cowley, manažer pro průmyslový marketing společnosti Baldor v EU. „Když budou výrobci uvažovat o přechodu na úroveň účinnosti IE2, doporučujeme, aby rovněž zvážili svou strategii pro úroveň účinnosti IE3.“ Cowley tím odkazuje na tři fáze v letech 2011 až 2017. Od června 2011 nařízení zakazuje prodej motorů s nižší účinností než IE2, od roku 2015 povolí jen motory s vysokou účinností IE3 pro určité větší aplikace a do roku 2017 pro všechny aplikace.

V posledních dvou případech bude podle firmy Siemens akceptováno řešení kombinací frekvenčního měniče a motoru s účinností IE2. Není tak důležitá absolutní hodnota celkové účinnosti, ale obrovský potenciál úspory energie při použití pohonů řízených uzavřenou smyčkou, poznamenává společnost Siemens. To znamená, že i kdyby byla účinnost při trvalém zatížení frekvenčního měniče a motoru IE2 menší než účinnost motoru IE3, tvůrci nařízení EU očekávají obrovské úspory energie díky řízení pohonů uzavřenou smyčkou. To platí zejména pro pohony používané u průtočných strojů, jako jsou ventilátory, kompresory a čerpadla. Steve Ruddell z divize diskrétní automatizace a polohování společnosti ABB tvrdí, že nové standardy účinnosti IEC jsou krokem správným směrem a signálem k propagaci energetické účinnosti díky odstranění nejnižší třídy z trhu.

Ruddell se však ptá, jak daleko tento proces může jít. „Vzhledem k ukončení motorů IE2 s fixní rychlostí v roce 2015 můžeme očekávat ukončení i motorů IE3… a přijetí IE4 jako minimálního standardu. To je logické, ale jak daleko můžeme technologii tlačit? Nejmenší indukční motory jsou na limitu své účinnosti při IE2 a dovnitř se již nevejdou žádné další aktivní materiály, což znamená, že nejlepším způsobem zvýšení energetické účinnosti malých motorů IE2 je opět použití frekvenčního měniče. Jiné technologie, jako jsou motory se spínanou reluktancí a motory s permanentními magnety, mohou nabídnout poněkud vyšší účinnost než indukční motory a vyžadují frekvenční měniče. Všechny motory možná bude nutno dovybavit frekvenčním měničem, aby se dosáhlo požadované úrovně účinnosti,“ doporučuje Ruddell.

Na téma použití frekvenčních měničů reaguje Colin Hargis, manažer pro zajištění shody s předpisy společnosti Control Techniques, který říká: „Když legislativa přejde k používání motorů s účinností IE3, většina uživatelů se jednoduše rozhodne pro motor IE3. To je škoda, protože pomocí řízení motoru měničem by mohli dosáhnout obrovských dodatečných úspor energie oproti jednoduchému použití energeticky účinnějšího motoru.“ V aplikacích, kde jsou přínosné frekvenční měniče, je nyní doba návratnosti extrémně krátká – i pouhý jeden rok. Nicméně vždy záleží na tom, kdo platí účet za energii a kdo platí za investiční náklady na instalaci. Často zjišťujeme, že opakující se náklady na elektrickou energii jdou z jiné peněženky, takže se ne vždy implementují energeticky nejúspornější řešení.

Pokud se provede výpočet návratnosti investice, je snadné rozpoznat, že v mnoha aplikacích je použití frekvenčních měničů nesrovnatelně cenově výhodnější. Pokud máte aplikaci, pro kterou bude přínosný frekvenční měnič s motorem IE2, pak pro ni bude ještě přínosnější motor s IE3. Protože jakmile odstraníte určité nadbytečné ztráty, které již nejsou promrhávány v motoru, získáte ještě větší proporcionální úsporu pouhým snížením rychlosti. „Pokud se podíváte na příslušná čísla, řekněme přechodem z motoru IE1 na motor IE2, obvykle získáte 2 až 3 % úspory. V aplikaci čerpadla nebo ventilátoru s doplněním frekvenčního měniče můžete dosáhnout úspory až 30 %,“ vypočítává Hargis.

Poslední slovo vždy budou mít koneční uživatelé, kteří určí svou vlastní úroveň energetické účinnosti a za počáteční investiční náklady získají dlouhodobé energetické úspory. Přesto Marek Lukaszczyk, marketingový manažer společnosti WEG pro Evropu, uvažuje, zda se jde dostatečně daleko: „Má otázka se opírá o dva aspekty: z nařízení jsou vypuštěny motory ATEX a horní limit pro klasifikaci IE je pouhých 375 kW. Vypuštění motorů ATEX je asi nejvážnějším problémem, protože větší motory jsou účinnější tak jako tak.“ Na závěr však Lukaszczyk vyjádřil naději, že motory ATEX budou doplněny.

Upraveno podle článku redaktorky Suzanne Gillové z Control Engineering Europe z dubna 2011, www.controlengeurope.com. Další informace naleznete na adrese: bit.ly/oYcivL

Autor: Suzanne Gillová, Control Engineering Europe