Moderne energiezuinige elektrische aandrijvingen: trends en perspectieven
Moderne elektrische aandrijvingen hebben een aantal mogelijkheden voor aanzienlijke besparingen in hun werking. Met efficiënte motoren, geschikte omvormers en geavanceerde IIoT-toepassingen (Industrial Internet of Things) wordt het gebruik van hulpbronnen efficiënter en kunnen de levenscycluskosten worden verlaagd.
Ongeveer 80% van alle energie die door de huidige elektrische aandrijvingen wordt verbruikt, is afkomstig van middelgrote elektromotoren, die volgens de huidige normen over het algemeen niet energiezuinig zijn en doorgaans te groot zijn voor de toepassing.
De kosten van het energieverbruik van een motor tijdens zijn levensduur bedragen tot 97% van de totale bedrijfskosten. Daarom is het vinden van een oplossing die de efficiëntie van elektromotoren maximaliseert zowel economisch als milieuvriendelijk.
Vandaag ontmoeten we elkaar elektrische aandrijvingen in bijna elke fase, vooral in de industrie en de bouw, bijvoorbeeld in pompen, compressoren en airconditioningsystemen, kranen, liften en transportbanden.
Tegelijkertijd is de industrie verantwoordelijk voor meer dan een derde van het wereldwijde elektriciteitsverbruik, waarvan bijna 70% voor rekening komt van elektromotoren. Gebouwen zijn goed voor nog eens 30% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik, waarbij elektromotoren 38% van dit aandeel voor hun rekening nemen.
En de vraag neemt toe: de huidige wereldwijde economische productie zal naar verwachting tegen 2050 verdubbelen. Tegelijkertijd zal de vraag naar elektrische aandrijvingen toenemen. Tegelijkertijd ontstaat er ruimte voor besparingen door intelligente systeemoplossingen. Recente studies tonen aan dat het kopen van een nieuwe elektrische aandrijving gemiddeld tot 30% kan besparen op energiekosten.
In het klimaatakkoord van Parijs uit 2015 beloofden 196 landen de opwarming van de aarde te vertragen. Dit wordt echter tegengegaan door megatrends zoals verstedelijking, mobiliteit en automatisering, die onvermijdelijk het dagelijkse energieverbruik verhogen.
Zo zijn inspanningen om de energie-efficiëntie te verbeteren nu de belangrijkste drijfveer geworden van de praktische uitvoering van de Overeenkomst van Parijs. Over de hele wereld worden nieuwe richtlijnen voor de economische werking van elektromotoren ingevoerd - bijvoorbeeld in de Europese Unie, de VS en China.
Met name de nieuwe Europese richtlijnen stellen als doel om de CO2-uitstoot tegen 2030 met 40 miljoen ton te verminderen. Het middel om dit doel te bereiken moet de verplichte introductie van kosteneffectieve technologieën zijn. China streeft ernaar het energieverbruik met 13,5% van het bbp en de CO22-uitstoot met 18% te verminderen tegen 2025.
Netwerkoplossingen en zorgvuldige analyse van systeemgegevens zijn de beste oplossingen om de energie-efficiëntie te verbeteren tot werkelijk duurzame niveaus.
Maar het is helemaal niet nodig om in elke situatie direct nieuwe systemen aan te schaffen. Zelfs oude kunnen vaak worden aangepast om energiezuinig te zijn met de juiste accessoires.
Modern omvormers (frequentieomvormers) en zeer efficiënte motoren kunnen tot 30% energie besparen in typische industriële toepassingen, zoals pompen, ventilatoren of compressoren, in vergelijking met traditionele niet-gereguleerde systemen.
Casestudy's tonen aan dat deze besparingen kunnen worden verhoogd tot 45% door de integratie van een geoptimaliseerde aandrijfoplossing, in dit geval een pomp.
Het systeem bevat een omvormer die ervoor zorgt dat de aandrijving zelfs bij gedeeltelijke belasting energie-efficiënt is door het toerental en het koppel aan te passen aan de huidige belastingseisen. Dit betekent dat elke applicatie altijd is afgestemd op de prestaties die het nodig heeft.
Hoe specifieker en diverser de toepassingen en componenten, hoe complexer het hele systeem kan zijn. Daarom is het, vooral in een industriële omgeving, noodzakelijk om benaderingen te kiezen die tot in detail rekening houden met het systeem met al zijn interacties en synergetische effecten en het optimaal kunnen harmoniseren.
Het is opgericht van slimme sensoren en analytische tools die alle workflows volgen, afstemmen en verbeteren en deel uitmaken van een systeembenadering op een hoger niveau.
Met slimme sensoren kunnen aangesloten motoren op motorniveau worden geanalyseerd.Moderne omvormers hebben meestal helemaal geen extra externe sensoren nodig, omdat ze er direct mee zijn uitgerust of bepaalde installatieparameters direct kunnen evalueren en doorgeven.
Al in de planningsfase kunnen selectie- en dimensioneringsfouten worden gedetecteerd door virtuele simulatie van de afzonderlijke aandrijfcomponenten. On-the-go dataverzameling en -analyse wordt mogelijk gemaakt door connectiviteit met cloud- en end-to-end industriële applicaties. In de productie helpen digitale aandrijfoplossingen mogelijke problemen vroegtijdig te herkennen en zo storingen te voorkomen.
Het verzamelen van gegevens van individuele aandrijfcomponenten kan ook indirecte effecten aan het licht brengen die niets met de aandrijving te maken hebben. Op deze manier is het mogelijk om de gehele werking van een onderling verbonden systeem continu te optimaliseren - eenvoudig en zonder speciale kennis.
Op basis van ervaringen direct in de productie kan worden gesteld dat tot 10% energie kan worden bespaard door gebruik te maken van slimme sensoren en data-analysetoepassingen van complexe processen. Dankzij een speciale preventieservice op basis van het IIoT-netwerk kan de levensduur van componenten met maximaal 30% worden verlengd en kunnen hun prestaties met 8-12% worden verhoogd.