Σύγχρονοι ενεργειακά αποδοτικοί ηλεκτροκινητήρες — τάσεις και προοπτικές
Οι σύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες έχουν μια σειρά από δυνατότητες για σημαντική εξοικονόμηση στη λειτουργία τους. Με αποδοτικούς κινητήρες, κατάλληλους μετατροπείς και προηγμένες εφαρμογές IIoT (Industrial Internet of Things), η χρήση των πόρων θα είναι πιο αποτελεσματική και το κόστος του κύκλου ζωής μπορεί να μειωθεί.
Περίπου το 80% της ενέργειας που καταναλώνεται από τους τρέχοντες ηλεκτρικούς κινητήρες προέρχεται από μεσαίου μεγέθους ηλεκτρικούς κινητήρες, οι οποίοι γενικά δεν είναι ενεργειακά αποδοτικοί σύμφωνα με τα τρέχοντα πρότυπα και οι οποίοι είναι συνήθως υπερμεγέθης για την εφαρμογή.
Το κόστος ενέργειας που καταναλώνεται από έναν κινητήρα κατά τη διάρκεια ζωής του ανέρχεται στο 97% του συνολικού κόστους λειτουργίας. Επομένως, η εύρεση μιας λύσης που μεγιστοποιεί την απόδοση των ηλεκτροκινητήρων είναι τόσο οικονομική όσο και φιλική προς το περιβάλλον.
Σήμερα συναντιόμαστε ηλεκτροκινητήρες σχεδόν σε κάθε στάδιο, ειδικά στη βιομηχανία και τις κατασκευές, για παράδειγμα σε αντλίες, συμπιεστές και συστήματα κλιματισμού, γερανούς, ανελκυστήρες και μεταφορικούς ιμάντες.
Ταυτόχρονα, η βιομηχανία αντιπροσωπεύει περισσότερο από το ένα τρίτο της παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, από την οποία σχεδόν το 70% αυτού του μεριδίου οφείλεται στους ηλεκτροκινητήρες. Τα κτίρια αντιπροσωπεύουν ένα επιπλέον 30% της παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας, με τους ηλεκτροκινητήρες να αντιπροσωπεύουν το 38% αυτού του μεριδίου.
Και η ζήτηση αυξάνεται: η τρέχουσα παγκόσμια οικονομική παραγωγή προβλέπεται να διπλασιαστεί έως το 2050. Ταυτόχρονα, η ζήτηση για ηλεκτρικούς κινητήρες θα αυξηθεί. Ταυτόχρονα, θα ανοίξει χώρο για εξοικονόμηση μέσω έξυπνων λύσεων συστήματος. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι η αγορά μιας νέας ηλεκτρικής κίνησης μπορεί να εξοικονομήσει κατά μέσο όρο έως και 30% στο κόστος ενέργειας.
Σύμφωνα με τη Συμφωνία του Παρισιού για το κλίμα του 2015, 196 χώρες δεσμεύτηκαν να επιβραδύνουν την υπερθέρμανση του πλανήτη. Ωστόσο, αυτό αντιμετωπίζεται από μεγάλες τάσεις όπως η αστικοποίηση, η κινητικότητα και ο αυτοματισμός, που αναπόφευκτα αυξάνουν την καθημερινή κατανάλωση ενέργειας.
Έτσι, οι προσπάθειες για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης έχουν γίνει πλέον ο κύριος στόχος της πρακτικής εφαρμογής της Συμφωνίας του Παρισιού. Νέες οδηγίες για την οικονομική λειτουργία των ηλεκτροκινητήρων εισάγονται σε όλο τον κόσμο - για παράδειγμα στην Ευρωπαϊκή Ένωση, τις ΗΠΑ και την Κίνα.
Ειδικότερα, οι νέες ευρωπαϊκές οδηγίες θέτουν στόχο μείωσης των εκπομπών CO2 κατά 40 εκατομμύρια τόνους έως το 2030. Το μέσο για την επίτευξη αυτού του στόχου πρέπει να είναι η υποχρεωτική εισαγωγή τεχνολογιών με αποδοτικό κόστος. Η Κίνα στοχεύει να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά 13,5% του ΑΕΠ και τις εκπομπές CO22 κατά 18% έως το 2025.
Οι λύσεις δικτύου και η προσεκτική ανάλυση των δεδομένων του συστήματος είναι οι καλύτερες λύσεις για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης σε πραγματικά βιώσιμα επίπεδα.
Αλλά δεν είναι καθόλου απαραίτητο να αγοράσετε νέα συστήματα αμέσως σε κάθε περίπτωση. Ακόμη και τα παλιά μπορούν συχνά να τροποποιηθούν ώστε να είναι ενεργειακά αποδοτικά με τα κατάλληλα αξεσουάρ.
Μοντέρνο μετατροπείς (μετατροπείς συχνότητας) Και οι κινητήρες υψηλής απόδοσης μπορούν να εξοικονομήσουν έως και 30% ενέργεια σε τυπικές βιομηχανικές εφαρμογές, όπως αντλίες, ανεμιστήρες ή συμπιεστές, σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μη ρυθμιζόμενα συστήματα.
Μελέτες περιπτώσεων δείχνουν ότι αυτή η εξοικονόμηση μπορεί να αυξηθεί στο 45% με την ενσωμάτωση μιας βελτιστοποιημένης λύσης μετάδοσης κίνησης, σε αυτήν την περίπτωση μιας αντλίας.
Το σύστημα περιλαμβάνει έναν μετατροπέα που διασφαλίζει ότι ο ηλεκτροκινητήρας είναι ενεργειακά αποδοτικός ακόμη και σε μερικό φορτίο, προσαρμόζοντας την ταχύτητα και τη ροπή στις τρέχουσες απαιτήσεις φορτίου. Αυτό σημαίνει ότι κάθε εφαρμογή είναι πάντα συντονισμένη στην απόδοση που χρειάζεται.
Όσο πιο συγκεκριμένες και ποικίλες είναι οι εφαρμογές και τα στοιχεία, τόσο πιο περίπλοκο μπορεί να είναι ολόκληρο το σύστημα. Ως εκ τούτου, ειδικά σε ένα βιομηχανικό περιβάλλον, είναι απαραίτητο να επιλέγουμε προσεγγίσεις που λαμβάνουν υπόψη το σύστημα λεπτομερώς με όλες τις αλληλεπιδράσεις και τα συνεργιστικά του αποτελέσματα και μπορούν να το εναρμονίσουν βέλτιστα.
Ιδρύεται των έξυπνων αισθητήρων και αναλυτικά εργαλεία που παρακολουθούν, ευθυγραμμίζουν και βελτιώνουν όλες τις ροές εργασίας και αποτελούν μέρος μιας προσέγγισης συστημάτων υψηλότερου επιπέδου.
Οι έξυπνοι αισθητήρες επιτρέπουν στους συνδεδεμένους κινητήρες να αναλύονται σε επίπεδο κινητήρα.Οι σύγχρονοι μετατροπείς συνήθως δεν χρειάζονται καθόλου πρόσθετους εξωτερικούς αισθητήρες, επειδή είτε είναι άμεσα εξοπλισμένοι με αυτούς είτε μπορούν να αξιολογήσουν άμεσα ορισμένες παραμέτρους του συστήματος και να τους μεταδώσουν.
Ακόμη και στο στάδιο του σχεδιασμού, τα σφάλματα επιλογής και διαστασιολόγησης μπορούν να ανιχνευθούν με εικονική προσομοίωση των μεμονωμένων εξαρτημάτων μονάδας δίσκου. Η εν κινήσει συλλογή και ανάλυση δεδομένων είναι δυνατή μέσω της συνδεσιμότητας σε cloud και βιομηχανικές εφαρμογές από άκρο σε άκρο. Στην κατασκευή, οι λύσεις ψηφιακής μονάδας δίσκου βοηθούν στον έγκαιρο εντοπισμό πιθανών προβλημάτων και, επομένως, στην πρόληψη δυσλειτουργιών.
Η συλλογή δεδομένων από μεμονωμένα εξαρτήματα μονάδας δίσκου μπορεί επίσης να αποκαλύψει έμμεσα αποτελέσματα που δεν σχετίζονται με τη μονάδα δίσκου. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η συνεχής βελτιστοποίηση της συνολικής λειτουργίας ενός διασυνδεδεμένου συστήματος — απλά και χωρίς ειδικές γνώσεις.
Με βάση την εμπειρία απευθείας στην παραγωγή, μπορούμε να πούμε ότι έως και 10% της ενέργειας μπορεί να εξοικονομηθεί χρησιμοποιώντας έξυπνους αισθητήρες και εφαρμογές ανάλυσης δεδομένων από πολύπλοκες διαδικασίες. Χάρη στις ειδικές υπηρεσίες για την πρόληψη που βασίζονται στο δίκτυο IIoT, η διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων μπορεί να αυξηθεί έως και 30% και η απόδοσή τους μπορεί να αυξηθεί κατά 8-12%.