Вступая в эпоху IE5 для энергоэффективности

Изображение предоставлено: Getty Images

Кэролайн Хейс

Опубликовано во вторник, 14 марта 2023 г.

Поскольку инженерный сектор ищет устойчивые и экономичные способы достижения большей автоматизации, что сдерживает более широкое внедрение двигателя IE5?

Двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую энергию для привода деталей. Сегодня они повсеместно распространены: по оценкам, только в ЕС используется более восьми миллиардов электродвигателей. Они бывают всех размеров для использования в домах, офисах, на заводах, в больничном и заводском оборудовании.

По оценкам, на их долю приходится более 50 процентов мирового потребления электроэнергии, а с ростом цен на топливо энергоэффективная эксплуатация стала экономической, а также экологической проблемой. Создание более энергоэффективных двигателей будет способствовать сокращению выбросов CO2 и поможет странам достичь нулевых показателей.

Промышленные двигатели используются для управления крутящим моментом и скоростью на конвейерных лентах, роботизированных манипуляторах, автоматизированных транспортных средствах и в компрессорах для регулирования объема воздуха, газа или жидкости, протекающего по трубам.

Они классифицируются по международным классам эффективности (IE), при этом каждый уровень эффективности обеспечивает на 10–20 процентов меньше потерь энергии при работе двигателя (см. рамку ниже).

Класс IE5 определен для двигателей, работающих с регулируемой скоростью. Ричард Ги, менеджер по продажам двигателей и генераторов компании ABB в Великобритании, говорит, что двигатели IE5 производят до 50 процентов меньшие потери энергии, чем эквивалентные двигатели IE2, и на 20 процентов меньшие потери по сравнению с двигателями IE4.

Синхронные двигатели могут использовать постоянные магниты или создавать крутящий момент за счет магнитного сопротивления. Сегодня доступны двигатели с постоянными магнитами (ПМ) IE5, синхронные реактивные двигатели IE5 и синхронные реактивные двигатели с постоянными магнитами IE5. Ведутся работы по созданию асинхронного (или асинхронного) двигателя IE5, но добиться такого высокого КПД сложно, говорит Норберт Ханиговски, директор по приводам в Danfoss.

Тип используемого магнита влияет на стоимость и размер двигателя. Редкоземельные материалы, используемые в постоянных магнитах, редки и геополитически чувствительны, поскольку большинство из них добывается в Китае, объясняет Ханиговски. Феррит — более дешевый магнит, но он слабее, что приводит к увеличению размера двигателя.

По оценкам, сегодня двигатели IE5 занимают не более 1 процента от общего рынка двигателей. Частично медленное внедрение может быть связано с тем, что правительства не требуют двигателей выше IE3. Это может быть продиктовано географией производителей двигателей, отмечает Ханиговски, где Danfoss, ABB и Siemens находятся в Европе, а GE и Allen-Bradley в США, но нет производителей в Китае.

В результате двигатели IE5 являются инструментом дифференциации продуктов, но рассматриваются как роскошная модернизация, а не необходимость. Учитывая, что двигатель IE5 должен быть изготовлен специально и с наценкой, а также принимая во внимание, что экономия не может быть реализована сразу, следует учитывать общую стоимость проекта, а не только первоначальную стоимость двигателя, советует Ханиговски.

Это особенно актуально для муниципальных проектов, где двигатели IE5 могут сэкономить эксплуатационные расходы и потребление энергии, для крупных проектов, в которых двигатели работают с частичной нагрузкой или частичной скоростью, таких как отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (HVAC), перекачивание пресной воды и очистка сточных вод. По словам Ханиговски, электроэнергия, используемая для подачи воды в города, обычно обходится дороже, поэтому любая экономия будет значительной.

Изображение предоставлено: Getty Images

Двигатели рассчитаны на эксплуатацию не менее 20 лет, но общая экономия средств может быть достигнута относительно быстро. Компания АББ приводит пример двигателя мощностью 110 кВт, работающего со скоростью 1500 об/мин. Разница в первоначальной стоимости двигателей IE5 и IE3 «незначительна по сравнению с ежегодной экономией затрат на электроэнергию». Пакет двигателей IE5 окупит разницу в стоимости примерно через 13 месяцев. Кроме того, он будет продолжать генерировать ежегодные сбережения до конца своего срока службы. По словам компании, в течение примерно 10 лет снижение энергопотребления покроет первоначальную стоимость всего пакета IE5.