Энергоэффективность с экодизайном

Вторая фаза Регламента ЕС по экодизайну поднимает планку энергоэффективности электродвигателей – и остальной мир обязательно последует этому примеру.

Энергоэффективность играет решающую роль в достижении Net Zero. Хотя некоторые технологии, включенные в дорожную карту декарбонизации, такие как экологически чистый водород и улавливание углерода, еще не готовы, сегодня доступно энергоэффективное оборудование. По этой причине Международное энергетическое агентство (МЭА) называет эффективность «первым топливом – топливом, которое вам не нужно использовать».

Электродвигатели являются логичным местом для сосредоточения усилий по повышению энергоэффективности. Они необходимы практически во всех отраслях промышленности и в совокупности потребляют более 45% всей электроэнергии, вырабатываемой в мире. Частично это связано с тем, что многие двигатели, используемые сегодня, являются более старыми и менее энергоэффективными моделями.

Чтобы обеспечить установку на предприятиях современных энергоэффективных двигателей, Европейский Союз (ЕС) опубликовалРегламент экодизайна . Этот закон устанавливает минимальные стандарты энергоэффективности для новых установок и модернизации существующих двигателей с целью улучшения «циркуляционного цикла продукции ЕС, энергоэффективности и других аспектов экологической устойчивости». Вот что нужно знать об этом инженерам.

ЕС использует международные стандарты эффективности (IE) для описания эффективности двигателя, где каждое увеличение числа отражает примерно на 20% меньшие потери, чем предыдущее. Регламент экодизайна применяется в два этапа. Первый этап вступил в силу в июле 2021 года. Для достижения эффективности IE2 требуются двигатели мощностью менее 0,75 кВт, а для достижения эффективности IE3 — двигатели мощностью выше 0,75 кВт. Это требование распространяется на двигатели с внешним тормозом и двигатели, предназначенные для работы в потенциально взрывоопасных средах.

Первый этап оказался успешным, а второй вступит в силу с 1 июля 2023 года. Этот этап основан на требованиях, установленных на первом этапе. На втором этапе IE4 становится минимальным классом эффективности для трехфазных 1-, 4- и 6-полюсных односкоростных двигателей для безопасных зон мощностью от 75 до 200 кВт. Для второй фазы также требуются двигатели с защитой Ex be, а также однофазные двигатели с номинальной мощностью более 0,12 кВт для достижения как минимум эффективности IE2. Однако вторая фаза исключает тормозные двигатели.

Эти изменения, примененные в масштабе, окажут огромное влияние к 2023 году. Согласно прогнозам, Постановление об экодизайне обеспечит годовую экономию электроэнергии в размере 110 ТВт-ч, что эквивалентно общему потреблению энергии в Нидерландах.

Новые минимальные стандарты Регламента об экодизайне приветствуются и сыграют значительную роль в декарбонизации европейской промышленности. У предприятий, стремящихся достичь еще большей энергоэффективности, есть потенциал пойти дальше. В двигателях последнего поколения используется технология синхронного реактивного двигателя (SynRM) для достижения эффективности IE5. Предприятия могут быть заинтересованы в переходе на наиболее эффективные двигатели для минимизации выбросов или из-за убедительных финансовых аргументов в пользу эффективности.

Первоначальная стоимость двигателя составляет всего 2% от его общей стоимости владения (TCO). Около 1% уходит на пожизненное обслуживание, а остальные 97% тратятся на электроэнергию. По сравнению с менее эффективным двигателем, постоянно работающим на максимальной скорости, пакет двигателя и привода SynRM может снизить затраты на электроэнергию до 60%. Таким образом, КПД двигателя оказывает существенное влияние на его совокупную стоимость владения, особенно при высоких ценах на электроэнергию.

Например, когда австралийский производитель продуктов питания Campbell заменил четыре двигателя, используемые в холодильных компрессорах, на модели SynRM IE5 мощностью 55 кВт, он добился значительной экономии. Двигатели устраняют более 130 тонн выбросов CO2. Новые двигатели также ежегодно экономят производителю 9750 долларов США на затратах на электроэнергию.

Хотя ЕС является первым регионом, который применил требования эффективности IE4, многие ожидают, что и другие регионы последуют его примеру. Также вполне вероятно, что законодательство продолжит требовать еще более высокой энергоэффективности в промышленности – что обусловлено амбициями по нулевым показателям чистой энергии и постоянным развитием технологий.