Az elektromotorok diétás energiát adnak a guzzlereknek - WiWo
Az elektromos motorok megtalálhatók a fűnyírókban és a mosógépekben - akár a tengerjáró hajókban is. Bármennyire sokoldalúak, pazarolják az áramot. Az új technológiáknak gazdaságosabbá kell tenniük őket.
Az energiaátmenet kíváncsi valósága
Megdöbbentő aránytalanság: Amikor a politikusok és a vállalkozók az energiaátmenet utáni évben a jövő villamos energia kezeléséről beszélnek, akkor szélerőműparkok, gáztüzelésű erőművek és nagyfeszültségű vezetékek uralják a vitát. Másrészt a fenntartható áramellátás egyik legfontosabb eszközét teljesen elfelejtették: az energiahatékonyságot.
A szövetségi kormány energia-koncepciójában kulcsfontosságú kérdésnek nyilvánította a villamos energia és a hő gazdaságos felhasználását, és ennek érdekében magas célokat tűzött ki: 2050-re az olaj-, gáz- és szénfogyasztást felére kell csökkenteni 2008-hoz képest. Ennek eléréséhez Németországban az energiát évente 2,1 százalékkal termelékenyebben kellene felhasználni - ez egy mamut feladat.
De meg lehet csinálni. A legfontosabb kiindulópont az a milliárdnyi elektromos motor, amely körülvesz minket a mindennapi élet minden percében: mozgólépcsőkben, fűnyírókban és liftekben. Az olyan gyárakban, mint a közepes méretű papírgyárak, akár 3000 elektromos meghajtó működik. Még az olyan hajóutakat is, mint az Aidamar, dízel-elektromos motorok hajtják.
Elektromos erőművek teszik lehetővé elsősorban a modern életünket. "Németországban 35 millió villanymotor van felszerelve" - mondja Reinhard Hüppe, a ZVEI ipari szövetség automatizálásának ügyvezető igazgatója. És csak azokat a gépeket számolja, amelyek zúgnak az iparban, a forgalomban és az állami létesítményekben.
Alacsonyabb energiafogyasztás
A nagy probléma: sok ilyen elektromos eszköz rettenetesen nem hatékonyan működik. Az elavult technológia, az energiát káprázó vezérlés vagy a mechanika teljesítményvesztesége szükségtelenül növeli az energia iránti éhséget.
Az elektromos motorok energiafogyasztása 2011-ben világszerte (terawattórában, iparáganként; a részletes nézethez kattintson a grafikonra)
Forrás: Nemzetközi Energiaügynökség, Statista
Óriási. A párizsi Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) számításai szerint 2011-ben csak az ipari villamos hajtások villamosenergia-fogyasztása csaknem 4500 terawattórát tett ki (lásd a grafikát). Az IEA szerint az elektromos motorok a világszerte termelt villamos energia mintegy 45 százalékát fogyasztják. "Ők a valaha volt legnagyobb teljesítmény-guzzlerek", így Joe Hogan, az ABB svájci villamosipari vállalat főnökének következtetése.
Ezért egyértelmű, hogy ha az energetikai átmenet sikerrel jár, és az utolsó atomerőmű 2022-ig elérhetővé válik, akkor nem csupán új - gyakran regeneratív - energiaforrások kifejlesztéséről lehet szó. Végül is a nap, a szél és a vízenergia több mint egyharmadával hozzá kell járulnia Németország villamosenergia-ellátásához 2020-ig.
Legalább ennyire fontos a másik végén kezdeni - az áramfogyasztást. Az energiatudósok már januárban nyílt levélben figyelmeztették a német kormányt, hogy az energiaátmenet csak "az energiaigény tartós csökkenésével" sikerülhet.
A technikák a helyükön vannak
Ennek technológiája rendelkezésre áll: Az innovatív motortípusok használatától kezdve az intelligensebb gépvezérléseken át az új hajtáskoncepciókig és a gazdaságosabb konstrukciókig, az energiatakarékos anyagok telepítéséig terjed. Az alkalmazási forgatókönyvtől függően a meghajtónkénti teljesítményigény 40-50% -kal csökkenthető.
De - mindezt még mindig túl ritkán használják: „Gyakran 500 villanymotort telepítenek egy gyárcsarnokba” - mondja Claus Wieder, az SEW-Eurodrive bruchsali motorgyártó termékmenedzsmentjének vezetője. "A legtöbb vállalatnál senki sem tudja pontosan, hány motort használnak ott, mennyi energiát fogyasztanak az egyes gépek, és milyen költségeket lehet megtakarítani hatékonyabb elektromos motorokkal."
Ki tart a fenntarthatóságban
Drága tudatlanság. Mivel a ZVEI előrejelzései szerint lenne értelme a beépített villanymotorok 60 százalékát modern hajtásokra cserélni. "Ez évi 38 milliárd kilowattórával csökkentheti a villamosenergia-felhasználást Németországban" - számolja Hüppe, a ZVEI szakértője. Ez tizenegy közepes méretű erőművi blokk kapacitásának felel meg, mindegyik 400 megawatt teljesítményű.
Kettős hatású megszorító program: Ugyanakkor az üvegházhatást okozó gáz szén-dioxid-kibocsátása is mintegy 20 millió tonnával csökken. Ez a németországi éves CO2-kibocsátás majdnem három százaléka lenne.
Meggondolatlanul pazarló áram
Az energiapazarlók szinte mindenhol vannak. A mindennapi életbe vetve mindenki maga láthatja, hogy meggondolatlanul használjuk az áramot - és pazaroljuk. Vegyünk például egy porszívót: Sok fogyasztó úgy gondolja, hogy a szívóteljesítmény a készülék teljesítményétől függ. A döntő tényező azonban az, hogy mennyire használják ki a motor teljesítményét. 500 wattos motorok ezért néha jobban szívnak, mint 1500 wattos készülékek - csak lényegesen gazdaságosabbak.
Ugyanakkor felfordul a kertekben. Németország kertészkedvelői sövényeket metszenek, pázsit nyírnak és megtisztítják az ágakat a fákon. És szinte minden munkához vannak olyan gépek, amelyek megkönnyítik a hobbikertész munkáját. De az energiafogyasztás szempontjából kevés történik.
Egyszerű hatékonysági trükk
Hogy egyes készülékek mennyire pazarlóan használják az áramot, mutatja az új fűnyíró, amelyet a saarbrückeni MTD vállalat "Wolf-Garten" márkanéven hozott forgalomba. 100 négyzetméteres gyep kaszálásához a hagyományos elektromos kaszák átlagosan 160 wattórát igényelnek.
Az új eszközökkel a gyártó megfelezte a követelményt 80 wattórára. A kerttechnikai szakember egyszerű trükkel tette. "A szokásos univerzális vagy aszinkron motort állandó mágneses meghajtóra cseréltük" - mondja Michael Simon, az MTD termékvezetője.
Ezek a mágnesek állandóan mágnesezett anyagból készülnek, amely villamos energia áramlásakor energiahatékony módon indítja az elektromos motort.
A technológia már bevált az ipari motorokban. Ezzel szemben ritkán használják magáncélú gépekben. Mivel a klímabarát technológia valamivel drágább: „Egy univerzális motor nyolc-tíz euróba kerül. Az állandó mágnesekkel rendelkező fűnyíró meghajtó jó 20 euróba kerül ”- mondja Simon, az MTD igazgatóságának tagja.
A müncheni repülőtér a hatékony energiafogyasztás egyik példája: Amikor az utasok a 2. terminál mozgólépcsőjét használják, súlyuk mozgatására készteti a lépcsőket
Forrás: Flughafen München GmbH
De nyilvánvalóan csak néhány technikus keresi az iparban a hulladék fogásának módját. Ennek során sok pénzt megtakaríthatnának: a jelenlegi tanulmányok szerint a vállalatok évente körülbelül tízmilliárd euróval csökkenthetik költségeiket. Az energetikai átmenet hatékonysági céljait azért is könnyebben el lehet érni, mert csak Németországban az ipar az áram 40 százalékát fogyasztja. Ennek kétharmadát az elektromos motorok teszik ki.
Ennek ellenére az energiatakarékos motorok iránti kereslet alig növekszik. Különösen a kis- és középvállalkozások gyakran keveset törődnek azzal, hogy mennyi elektromos energiapazarlás zajlik az üzemeikben. A ZVEI ügyvezető igazgatója, Hüppe ezért azt követeli, hogy a vállalatok ne csak figyeljék a magasabb vételárat, hanem vegyék figyelembe a motor élettartama alatt felmerülő összes költséget is.
Számítás, amelyet minden diplomás vállalkozásnak sikerülne kezelnie az első félévben: Az ipari vállalatok elektromos meghajtásai néha 20-30 évig működnek, gyakran napi 16-20 órát és évente 300 napot. "A villamos energia általában az elektromos motor életciklus-költségeinek több mint 90% -át teszi ki" - mondja Jörg Hassmann, a Siemens Electronics csoport kisfeszültségű motorjainak termékmenedzsment-vezetője.
Más szavakkal: a hatékonyabb villanymotor pótdíja általában csak a töredéke annak a villamosenergia-fogyasztásnak az élet során elérhető megtakarításából. "Ha újat vásárol, az energiatakarékos motor többletköltségeit általában egy-két év után amortizálják" - mondja Hassmann.
Példa a megtakarításokra a müncheni repülőtéren
A müncheni repülőtér példája megmutatja, hogy mekkora a megtakarítási potenciál. Az elkövetkező hetekben ott telepítendő új mozgólépcső 48 méter hosszú és 19 méter magas. Óránként 9000 ember szállítására képes. Óriási mérete ellenére a 2. terminál rendszernek drasztikusan kevesebb energiát kell fogyasztania, mint a korábbi rendszereknek: "Mindent megtettünk azért, hogy a lépcsők a lehető legzöldebbek legyenek" - mondja Gunther Hipfinger mérnök a svájci Schindler cégtől, amely a mozgólépcsőt építi.
A technikusok mindenféle ötlettel álltak elő ehhez. Többek között az utasok észrevétlenül segítenek az energiafogyasztás jelentős csökkentésében. Csúcsidőben az utasok súlya elegendő ahhoz, hogy az ereszkedő lépcsők áram nélkül gördüljenek. Mivel a rendszer ekkor még felesleges energiát is termel, az érkező utasok még a felfelé indulók szállításához szükséges villamos energia egy részét is ellátják.
A leleményes technológia lehetővé teszi az energiafogyasztás drasztikus csökkentését. Szakértők arra számítanak, hogy az új rendszer ilyen finomság nélkül akár 40 százalékkal kevesebb áramot fogyaszt, mint a régebbi modellek.
Itt intelligens rendszer vezérlés energia-visszanyeréssel, ott hatékonyabb motor - rengeteg lehetőség rejlik az energiafogyasztás drasztikus csökkentésére: például gazdaságosabb anyagok telepítése. Ha például a tervezők alumínium helyett rézet használnak az elektromos motor fontos részeihez, ez jelentősen csökkenti ugyanazon teljesítmény teljesítményigényét. A németországi becslések szerint, ha az összes elektromos hajtást kiváló minőségű fémből építenék, ez évente körülbelül egy tucatmilliárd kilowattórát spórolna meg. Ez nagyjából megfelel München villamosenergia-fogyasztásának.
2011 őszén a ThyssenKrupp elindította a Synergy Blue termékcsaládot, amely hatékony vezérléstechnikával rendelkezik a lakóépületek liftjeihez. Az Evolution Blue ez év márciusában követte az irodaházak lift-koncepcióját
Forrás: dapd
Az úgynevezett frekvenciaváltók, amelyekkel a motor fordulatszáma elektronikusan szabályozható, még nagyobb megtakarítási potenciált kínálnak. Az elavult villanymotorok általában állandóan nagy teljesítményűek - függetlenül attól, hogy valóban szükség van-e rá. A frekvenciaváltók viszont lehetővé teszik, hogy a rendszer kimenete nagyobb energiaveszteség nélkül automatikusan igazodjon a tényleges terheléshez.
És egyes esetekben drámai módon megtakaríthatja az áramot. "A frekvenciaváltóval az áramköltségek akár 70 százaléka is megtakarítható olyan alkalmazásokban, amelyek nagymértékben függenek a sebességtől" - mondja Hassmann, a Siemens szakértője. "A megtakarítás átlagosan 30 százalék, alkalmazástól függően."
Ez gyorsan megtérül. Hüppe, a ZVEI szakértője ezt egy olyan szennyvíztisztító telep példájával demonstrálja, amely hatalmas szivattyúit utólag felszerelte az új sebességszabályozókkal. Ez 7000 euróba került. De a frekvenciaváltók is csökkentik az áramfogyasztást évi 120 000 kilowattórával.
Ennek eredményeként a szennyvíztisztító üzemeltetőinek most évente 14 000 euróval kevesebbet kell átutalniuk áramszolgáltatójuknak. A beruházás mindössze hat hónap alatt megtérült.
A modern vezérléstechnika mindenhol hasznos, ahol a szükséges motor teljesítménye ingadozik - például amikor embereket szállítanak az épületekben. Reggel a tömeg az irodatornyok liftjeibe ömlik. Napközben azonban gyakran csak kevesen tévednek el olyan liftekben, amelyek több tucat embert képesek szállítani. Itt segít a technológia az energiafogyasztás dinamikus beállításában.
A ThyssenKrupp kibővíti a lifteket
Éppen ezért a liftgyártó ThyssenKrupp Elevator ma már rendszeresen felszereli felvonóit sebességszabályozókkal. 2011 őszén a cég elindította a Synergy Blue termékcsaládot, amelyet elsősorban lakóépületek számára szánnak. Az Evolution Blue ez év márciusában követte az irodaházak megfelelő lift-koncepcióját.
A gépek sebessége nemcsak az igényektől függ. A lesikló felvonók által generált mechanikai energiát szintén megfogják - hasonlóan a müncheni repülőtér mozgólépcsőjéhez -, és a felfelé vezető felvonók vezetésére használják. A ThyssenKrupp szerint az energia-visszanyerés és az intelligens vezérlés akár 40 százalékkal is csökkentheti az energiafogyasztást és a vezetés közbeni költségeket.
Energiatakarékos kombináció
Kiváló minőségű anyagokból készült motorok, frekvenciaváltók, energia-visszanyerés - csak a különféle technológiák kombinációja étrendbe állítja az erőátvivőt. „Meg kell vizsgálnunk a rendszereket. Az egyes alkatrészek optimalizálása nem elég ”- mondja Hüppe, a ZVEI szakértője.
Mivel a leghatékonyabb motor nem használható, ha az utólagos sebességváltó nagy energiaveszteséggel dolgozik. Ha a motor hatékonysága 90 százalékos, de a túlfolyó sebességváltó az energia felét hővé alakítja a túlzott súrlódás miatt, akkor az egész rendszer csak 45 százalékot ér el - vagyis a felhasznált villamos energia több mint fele elvész.
Az új konstrukciók ötödével csökkentik a motorok energiafogyasztását
Forrás: dpa
A Siemens mérnökei a Vasúti Technológia üzletágon ezen változtatni szeretnének, optimalizálni akarják a gondolkodást a koherens rendszerek szempontjából. A Syntegra annak a meghajtó koncepciónak a neve, amellyel fel akarják szerelni a jövő vonatait. Metrók, elővárosi vonatok és az ICE3 nagysebességű vonatai esetében a hajtás továbbra is független elektromos motorokból áll, amelyek az alvázhoz vannak rögzítve. Ezzel a padlóhajtással a fékek, a motorok és az alváz szorosan illeszkednek egymáshoz, de független alkatrészeket alkotnak.
A Syntegra viszont közvetlen hajtással rendelkezik, amely közvetlenül az alvázba van integrálva - akárcsak a fék. Ez nemcsak a teljes meghajtórendszer súlyát csökkenti. A mozgó részek összességében is könnyebbek. A mérnökök azt remélik, hogy ez a kialakítás akár 20 százalékkal kevesebb energiafogyasztást eredményez. Az új technológiát jelenleg a helyszínen tesztelik. Mikor lesz kész a gyakorlati használatra, még mindig nyitva áll.
Nem minden ipari elektromos meghajtó gyártója vagy vásárlója dolgozik olyan szisztematikusan, mint a Siemens szakemberei. Az EU a jövőben ezen változtatni akar. Többek között a német ZVEI ipari szövetséggel együtt a brüsszeli bürokraták ezért eredetileg három hatékonysági osztályt határoztak meg az új villanymotorok számára, például az iparban, a közművekben és a tömegközlekedésben: IE1, IE2 és IE3 - minél nagyobb az érték, annál hatékonyabb energiát adnak.