Käyttöautomaatio energiatehokkaaksi
Halpa ostaa kallis käyttää vai kokonaisedullinen ratkaisu? Energiatehokkaat ratkaisut pienentävät investointien elinkaarikustannuksia. Löytyykö muutokseen riittäviä perusteita?
JOS TEOLLISUUS investoi energiatehokkaisiin käyttöautomaatioratkaisuihin, se voi säästää merkittävästi investointien kokonaiskustannuksissa. Kun lasketaan investoinnin elinkaarikustannukset, voi hankintahinnaltaan hieman kalliimpi ratkaisu osoittautua huomattavasti edullisemmaksi kuin halvin laitekokonaisuus. Aluksi kalliimmalta vaikuttavan ratkaisun hankintahintaa arvioitaessa täytyy lisäksi muistaa, että energiatehokkaat ratkaisut voivat pienentää hankkeen kokonaistehoa merkittävästi.
Uusien teknologioiden myötä energiaa säästyy myös teholtaan pienissä käyttölaitteissa. Materiaalinkäsittely teollisuudessa vaatii usein jopa satoja pieniä käyttölaitteita. Niiden yhteenlaskettu tehontarve on merkittävä. Synkronimoottoriteknologiaa hyödyntävä energiatehokas toimilaite ei vaadi loistehonkompensointia ja alhaisempi energiantarve voi jopa pienentää sähköliittymää ja muuntamoa greenfield-hankkeissa. Tämän ansiosta energiatehokas ratkaisu saattaa olla sekä hankintahinnaltaan että käyttökustannuksiltaan edullisin.
Energiatehokkuus ohjaa käyttöautomaatiota
Moottoreiden hyötysuhdeluokitukset ovat muuttumassa. Kesäkuussa 2011 tuli IE2 hyötysuhdeluokka pakolliseksi 2, 4 ja 6-napaisissa 0,75 – 375 kW tehoisissa moottoreissa. Tällä hetkellä huonomman hyötysuhdeluokituksen moottoreita voidaan tietyin rajauksin myydä ainoastaan varaosiksi olemassa olevaan käyttölaitteeseen.
Seuraava muutos tulee vuoden 2015 alussa, jolloin 7,5 – 375 kW tehoisissa moottoreissa vaaditaan IE3 hyötysuhdeluokka. Vuoden 2017 alusta IE3 luokitus vaaditaan myös 0,75 – 375 kW moottoreille. Tarkempaa tietoa tulevista muutoksista ja vaatimuksista saa verkkosivulta www.ie-guide.de.
Moottoreiden uudet luokitukset tuovat käyttäjälle parhaimmillaan muutaman prosenttiyksikön energiasäästömahdollisuuden. Todella suuri säästöpotentiaali on kuitenkin vaihteissa. Teollisuudessa vieläkin yleiset mekaaniset variaattorit ja kierukkavaihteet kuluttavat paljon energiaa huonosta hyötysuhteestaan johtuen.
Energiakonsultoinnin avulla voidaan löytää keinoja tehokkuuden parantamiseksi.
Konsultoinnissa voidaan konseptoida uusia hankkeita sekä modernisoida olemassa olevia laitteistoja energiatehokkaiksi. Konsultoinnin tukena voidaan käyttää ennen / jälkeen -suoritettavia kenttämittauksia.
MOVIGEAR® mekatroninen kokonaisuus, jossa on yhdistettynä synkronimoottori, taajuusmuuttaja ja hammasvaihde.
Kenttämittaukset todistavat erot
Oheisena esimerkki kenttämittauksesta, jossa on ensin mitattu variaattorikäytön energiankulutus viileässä, jäähdytettävässä tuotantotilassa. Mittauksen tulokset on esitetty kuvassa 1.
KUVA 1. VARAATTORIKÄYTÖN ENERGIAN KULUTUS
Tehonkulutus vaihtelee työn aikana 1,1 kW:sta runsaaseen 2 kW:iin, keskiarvotehon ollessa noin 1,6 kW. Mittauksen jälkeen käyttö on modernisoitu vaihtamalla se IE4 hyötysuhdeluokan käyttölaitteeksi, jossa synkronimoottori on yhdistetty taajuusmuuttajaan ja hammasvaihteeseen.
Mittauksen tulokset on esitetty kuvassa 2.
Vertailukäytön tehonkulutus vaihtelee työn aikana 0,55 kW:sta vajaaseen 1 kW:iin,
KUVA 2. MODERNIN KÄYTÖN ENERGIAKULUTUS
keskiarvotehon ollessa 0,73 kW. Sen keskiarvoinen tehonkulutus samassa kohteessa oli 54 % pienempi kuin variaattorikäytön.
Elintarviketeollisuuden kylmävarastoissa huonolla hyötysuhteella toimiva käyttölaite lämmittää kylmätilaa, joka sen takia vaatii lisäjäähdytystä. Nyrkkisääntönä voidaan sanoa, että 100 W:n kylmätehon muodostus vaatii kolminkertaisen määrän sähkötehoa. Kerrannaisvaikutukset ovat huomattavat.
Toisessa esimerkkihankkeessa konseptoitiin 250 IE4-käyttöä perinteisten kierukkavaihteiden tilalle. Oheisessa taulukossa on vertailtu käyttöjen kokonaisenergian kulutusta ja säästöpotentiaalia rahassa. Pelkästään sähkön kustannussäästöksi tulee yli 36 000 Euroa linjaa kohti vuodessa. Säästöksi voidaan lisäksi laskea jäähdyttämiseen tarvittavan energian pieneminen 69 kW:lla, jota ei ole laskelmassa huomioitu rahassa. Sähkönsyötön näennäistehontarve on 144 kVA pienempi eikä kompensointia tarvita, joten säästöjä tulee pienemmästä muuntajasta ja
sähkökeskukseen eikä jokaista taajuusmuuttajaa kaapeloida erikseen moottorille, koska taajuusmuuttaja on integroitu moottoriin.
kompensointilaitteista. Lisäksi hiilidioksidipäästöt pienenevät. Laitteistoasennuksissa taajuusmuuttajia ei tarvitse asentaa
Näillä kahdella esimerkillä voidaan osoittaa, että pieneltä tuntuva yksittäisen toimilaitteen energiansäästö voi tuoda merkittävät kokonaiskustannussäästöt hankinnassa, asennuksessa ja käytössä.
