Wydajność energetyczna to obecnie kluczowa kwestia, uwzględniana przez konstruktorów maszyn, inżynierów zakładowych i dyrektorów finansowych w obliczu nowych przepisów opracowanych w celu zachęcania podmiotów z różnych branż do zmniejszenia wykorzystania energii.
Obecnie istnieje wiele dostępnych technologii, które mogą pomóc organizacjom spełnić wymogi energetyczne i zmniejszyć ślad węglowy. Jak je zoptymalizować?
Często przywoływane są statystyki mówiące o tym, że silniki elektryczne zużywają 60% całego przemysłowego poboru energii. Faktem jest również to, że ustawienie napędu o zmiennej prędkości w trybie kontroli prędkości pozwala oszczędzić energię – w rzeczywistości tak wiele, że koszt zakupu z reguły zwraca się w ciągu 16-18 miesięcy. Co ważne, napęd o zmiennej prędkości pozwala również użytkownikom dopasowywać silniki do ich właściwych funkcji, zwiększając potencjał w zakresie oszczędzania energii.
Obecnie zainstalowane są setki tysięcy napędów o zmiennej prędkości w niezliczonych miejscach w całym kraju, umożliwiając użytkownikom oszczędność energii o wartości tysięcy złotych. Czy użytkownicy końcowi w pełni wykorzystują możliwości napędów? Czy uzyskują maksymalne oszczędności energii? Ile z tych napędów o zmiennej prędkości jest rzeczywiście nastawionych na pracę z maksymalną wydajnością?
Można założyć, że np. dla zamontowanego napędu o zmiennej prędkości uzyskujesz potencjalne oszczędności energii i oczywiście nie ma z tym problemu. Napęd może naturalnie optymalizować prędkość silnika, dopasowując ją do jej początkowych założeń. Przykładowo, dla pomp i wentylatorów pracujących w trudnych warunkach będzie to oznaczać czerpanie korzyści z zasady prawa odwrotnych kwadratów prędkości względem zużycia energii w celu uzyskania znacznych oszczędności. Jednakże, w celu uzyskania prawdziwych oszczędności energii napędy o zmiennych prędkościach muszą być odpowiednio sparametryzowane przy odbiorze. Czynność ta może być tak prosta, jak aktywowanie jednego parametru w celu włączenia inteligentnego trybu oszczędności energii przez napęd.
Gdzie by tu zacząć szukać…
Pierwszym obszarem, któremu zawsze należy się przyjrzeć, jest rodzaj obciążenia, tzn. czy jest zmienny czy stały moment obrotowy. Można wtedy wyregulować napęd poprzez dopasowanie jego wartości do obciążenia, w ten sposób maksymalizując oszczędności energii. Podczas gdy napęd pracujący ze stałym momentem obrotowym będzie nadal oszczędzał energię w porównaniu do braku napędu na silniku, to optymalne oszczędności zostaną uzyskane tylko w trybie zmiennego momentu obrotowego, jeżeli podłączonym obciążeniem jest pompa lub wentylator. Trzeba jednak stwierdzić, że niektóre rodzaje pomp wymagają ustawienia stałego momentu obrotowego, który trzeba nastawić, gdy napęd jest zamontowany, co jest zazwyczaj równie proste jak regulacja jednego parametru.
Ponadto wiele napędów o zmiennej prędkości posiada specjalne tryby energooszczędne charakteryzujące się specjalnymi algorytmami dostosowującymi profile wydajności w celu lepszej optymalizacji. Np. przetwornica częstotliwości FR-F800 to produkt, który idealnie sprawdza się w pracy z pompami, wentylatorami i sprężarkami. Oferuje specjalne tryby energooszczędne, dzięki którym można osiągnąć jeszcze większe oszczędności energii – do 15% większe w porównaniu ze standardowymi trybami roboczymi. Ponadto napęd posiada szereg zaawansowanych funkcji dedykowanym branżom, w których wykorzystuje się wentylatory, pompy i sprężarki w celu uzyskania lepszych osiągów w ramach danego zastosowania.
Niektórzy użytkownicy mogą się wzbraniać przed stosowaniem tego typu energooszczędnych trybów w napędach, ponieważ w przeszłości mogło to powodować wolną reakcję napędu na zmiany obciążenia. Obecnie problem ten już nie występuje dzięki najlepszym produktom, w których zastosowano zaawansowane technologie.
Przykładowo, FR-F800 charakteryzuje się zaawansowaną technologią sterowania wzbudzaniem autorstwa Mitsubishi Electric, która automatycznie przełącza napęd między trybem energooszczędnym a trybem wysokiego momentu obrotowego, aby jak najlepiej spełnić wymogi dla obciążenia w każdym momencie. Jeżeli ten tryb jest włączony, użytkownicy mogą być pewni, że zawsze uzyskują optymalne oszczędności energii przy tych samych osiągach.
A co mówi przegląd…
Trzeba też uczciwie stwierdzić, że optymalizacja energii to cel, do którego dążą firmy. Stały monitoring zużycia energii jest kluczowy, aby określić obszary, które można optymalizować. Jeszcze ważniejsza jest konieczność wykonywania pomontażowego przeglądu po zamocowaniu napędu.
Obecnie istnieje wiele narzędzi obliczeniowych w zakresie oszczędności energii, skupiających się głównie na kwestii montażu napędu, jednak nie wszystkie z nich przyjmują szereg założeń, które nie zawsze będą idealne względem rzeczywistych warunków roboczych. Dostępne rozwiązania wskazują oczywiście, ile energii można zaoszczędzić, oraz przewidywany czas zwrotu inwestycji, ale tylko szczegółowy przegląd pomontażowy może wykazać rzeczywiste oszczędności energii i wskazać okazje do dalszej optymalizacji.
Możemy wówczas zauważyć, że podczas gdy napędy o zmiennej prędkości oferują realne możliwości zaoszczędzenia energii, i ewidentnie czynią to wielu zastosowaniach, to poświęcenie odrobiny czasu na zapoznanie się z technologią i na odpowiednią konfigurację przyniesie dużo więcej korzyści.
Niemożliwe jest stwierdzenie, o ile więcej energii mogliby oszczędzić użytkownicy, gdyby naprawdę zoptymalizowali swoje napędy w całym kraju. My zobaczyliśmy, że nawet po nastawieniu VSD często potrafimy łatwo zwiększyć wydajność energii o 10% lub więcej. Nie jest też niczym niezwykłym osiągnięcie ponad 10%, które – gdy przyrównamy tę wartość do relatywnie małych zysków w wydajności silnika poprzez jego ulepszenia z wersji IE2 na IE3 – stanowią rzeczywiście znaczącą wielkość. Jak widać, możliwości są często na wyciągnięcie ręki, wystarczy tylko po nie sięgnąć.
