Nykyaikaiset energiatehokkaat sähkökäytöt – trendejä ja näkökulmia
Nykyaikaisilla sähkökäytöillä on useita mahdollisuuksia merkittäviin säästöihin toiminnassa. Tehokkaiden moottoreiden, sopivien invertterien ja edistyneiden IIoT (Industrial Internet of Things) -sovellusten avulla resurssien käyttö tehostuu ja elinkaarikustannuksia voidaan pienentää.
Noin 80 % kaikesta nykyisten sähkökäyttöjen kuluttamasta energiasta tulee keskikokoisista sähkömoottoreista, jotka eivät yleensä ole nykystandardien mukaan energiatehokkaita ja jotka ovat tyypillisesti ylimitoitettuja käyttötarkoitukseensa.
Moottorin elinkaaren aikana kuluttaman energian hinta on jopa 97 % kokonaiskäyttökustannuksista. Siksi sähkömoottoreiden hyötysuhteen maksimoivan ratkaisun löytäminen on sekä taloudellista että ympäristöystävällistä.
Tänään tapaamme sähkökäytöt lähes joka vaiheessa, erityisesti teollisuudessa ja rakentamisessa, esimerkiksi pumpuissa, kompressoreissa ja ilmastointijärjestelmissä, nostureissa, hisseissä ja kuljetinhihnoissa.
Samaan aikaan teollisuuden osuus maailman sähkönkulutuksesta on yli kolmannes, josta lähes 70 % tulee sähkömoottoreista. Rakennusten osuus maailman sähkönkulutuksesta on vielä 30 %, ja sähkömoottoreiden osuus tästä osuudesta on 38 %.
Ja kysyntä kasvaa: nykyisen maailmantalouden tuotannon ennustetaan kaksinkertaistuvan vuoteen 2050 mennessä. Samaan aikaan sähkökäyttöjen kysyntä kasvaa. Samalla se avaa tilaa säästämiselle älykkäiden järjestelmäratkaisujen kautta. Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että uuden sähkökäytön ostaminen voi säästää keskimäärin jopa 30 % energiakustannuksissa.
Vuoden 2015 Pariisin ilmastosopimuksen mukaisesti 196 maata sitoutui hidastamaan ilmaston lämpenemistä. Tätä vastustavat kuitenkin megatrendit, kuten kaupungistuminen, liikkuvuus ja automaatio, jotka väistämättä lisäävät päivittäistä energiankulutusta.
Energiatehokkuuden parantamisesta onkin nyt tullut Pariisin sopimuksen käytännön täytäntöönpanon pääpaino. Uusia sähkömoottoreiden taloudellisen toiminnan direktiivejä otetaan käyttöön kaikkialla maailmassa - esimerkiksi Euroopan unionissa, Yhdysvalloissa ja Kiinassa.
Erityisesti uusissa EU-direktiiveissä asetetaan tavoitteeksi hiilidioksidipäästöjen vähentäminen 40 miljoonalla tonnilla vuoteen 2030 mennessä. Tavoitteen saavuttamisen keinona on oltava kustannustehokkaiden teknologioiden pakollinen käyttöönotto. Kiinan tavoitteena on vähentää energiankulutusta 13,5 prosenttia bruttokansantuotteesta ja CO22-päästöjä 18 prosenttia vuoteen 2025 mennessä.
Verkkoratkaisut ja järjestelmätietojen huolellinen analysointi ovat parhaita ratkaisuja energiatehokkuuden parantamiseen todella kestävälle tasolle.
Mutta joka tilanteessa ei ole ollenkaan välttämätöntä ostaa uusia järjestelmiä välittömästi. Vanhojakin voidaan usein muokata energiatehokkaiksi oikeilla lisävarusteilla.
Moderni invertterit (taajuusmuuntimet) ja tehokkaat moottorit voivat säästää jopa 30 % energiaa tyypillisissä teollisissa sovelluksissa, kuten pumpuissa, puhaltimissa tai kompressoreissa, verrattuna perinteisiin säätelemättömiin järjestelmiin.
Tapaustutkimukset osoittavat, että nämä säästöt voidaan nostaa 45 prosenttiin käyttämällä optimoitua käyttöratkaisua, tässä tapauksessa pumppua.
Järjestelmä sisältää invertterin, joka varmistaa, että taajuusmuuttaja on energiatehokas myös osakuormalla mukauttamalla nopeutta ja vääntömomenttia kulloistenkin kuormitusvaatimusten mukaan. Tämä tarkoittaa, että jokainen sovellus viritetään aina tarvitsemaansa suorituskykyyn.
Mitä tarkempia ja monipuolisempia sovelluksia ja komponentteja on, sitä monimutkaisempi koko järjestelmä voi olla. Siksi erityisesti teollisessa ympäristössä on tarpeen valita lähestymistapoja, jotka ottavat järjestelmän yksityiskohtaisesti huomioon kaikkine vuorovaikutuksineen ja synergistisine vaikutuksineen ja pystyvät harmonisoimaan sen optimaalisesti.
Se on perustettu älykkäistä antureista ja analyyttiset työkalut, jotka seuraavat, kohdistavat ja parantavat kaikkia työnkulkuja ja ovat osa korkeamman tason järjestelmälähestymistapaa.
Älykkäät anturit mahdollistavat kytkettyjen moottoreiden analysoinnin moottoritasolla.Nykyaikaiset invertterit eivät yleensä tarvitse ulkoisia lisäantureita ollenkaan, koska ne on joko suoraan varustettu niillä tai voivat suoraan arvioida tiettyjä järjestelmäparametreja ja lähettää ne.
Jo suunnitteluvaiheessa valinta- ja mitoitusvirheet voidaan havaita yksittäisten käyttökomponenttien virtuaalisella simuloinnilla. Tiedonkeruu ja -analyysi on mahdollista liikkeellä ollessasi pilvi- ja päästä päähän -teollisuuden sovelluksiin liitettävyyden kautta. Valmistuksessa digitaaliset käyttöratkaisut auttavat tunnistamaan mahdolliset ongelmat varhaisessa vaiheessa ja siten estämään toimintahäiriöitä.
Tietojen kerääminen yksittäisistä aseman osista voi myös paljastaa epäsuoria vaikutuksia, jotka eivät liity asemaan. Tällä tavoin on mahdollista jatkuvasti optimoida yhteenkytketyn järjestelmän koko toimintaa – yksinkertaisesti ja ilman erityisosaamista.
Suoraan tuotannosta saatujen kokemusten perusteella voidaan sanoa, että jopa 10 % energiaa voidaan säästää käyttämällä älykkäitä antureita ja data-analyysisovelluksia monimutkaisista prosesseista. Erityisen IIoT-verkkoon perustuvan Forprevention-palveluiden ansiosta komponenttien käyttöikää voidaan pidentää jopa 30 % ja niiden suorituskykyä 8-12 %.