Повышение экологичности электродвигателей насосов — экологичность — хороший бизнес
Когда речь идет о насосах, используемых в промышленности, основное внимание, как правило, уделяется материалам, которые они перемещают, начиная от воды и сточных вод, химикатов, масел, нефтепродуктов, шламов и шламов и заканчивая продуктами питания. Особое внимание уделяется их затратам, эффективности и обслуживанию. Воздействие на окружающую среду, как правило, стоит гораздо ниже в списке соображений, но более экологичные и более эффективные насосы также полезны для бизнеса. У каждого насоса есть двигатель; поэтому неудивительно, что на насосы приходится 21% всего потребления электроэнергии электродвигателями промышленного сектора. Снижение этого числа может сделать насосы более экологичными и снизить эксплуатационные расходы.
ИЗОБРАЖЕНИЕ 1: КПД вентилятора или насоса (Источник: инверторный приводsystems.com)
Энергетическая проблема
Энергетическая проблема не ограничивается насосами. Все потребляют все больше энергии. Промышленность растет, население растет, и насосная промышленность должна не отставать от спроса на воду, электроэнергию, продукты и услуги. Статистика Агентства по охране окружающей среды США (EPA) показывает, что более половины электроэнергии, используемой в производстве, используется для питания двигателей, а на долю промышленности США приходится почти 25% выбросов парниковых газов в стране.
Тенденция проявляется и во всем мире. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), на электродвигатели и системы приходится более 40% мирового потребления электроэнергии. Ожидается, что использование электродвигателей и систем будет продолжать расти. Это увеличит количество выбрасываемых вредных выбросов.
Регуляторный фокус
Двигатели привлекают больше внимания со стороны регулирующих органов, и в результате это повлияет на производителей насосов. Новый Регламент Европейского Союза по экодизайну 2019/1781 вступил в силу 1 июля 2021 года для низковольтных асинхронных двигателей и приводов с регулируемой скоростью (VSD) и требует, чтобы широкий спектр электродвигателей соответствовал стандарту эффективности премиум-класса IE3. Регуляторное изменение повышает обязательные минимальные уровни эффективности, расширяет диапазон охватываемых двигателей и впервые включает в себя преобразователи частоты.
С 1 июля 2023 года он требует более высоких стандартов эффективности для некоторых категорий двигателей, повышая базовый уровень для некоторых двигателей до эффективности класса IE4 super-premium. За пределами ЕС Великобритания (Великобритания) после Брексита примет такое же регулирование, и некоторые другие страны, вероятно, будут следовать этим принципам. Уровень энергоэффективности выражается в классах эффективности IE, от IE1 (самый низкий) до IE5 (самый высокий). В соответствии с действующим законодательством двигатели должны достигать уровня эффективности IE2, IE3 или IE4 в зависимости от их номинальной мощности и других характеристик. Например, трехфазные двигатели с номинальной мощностью от 0,75 киловатт (кВт) до 1000 кВт должны были достичь уровня IE3 к июлю 2021 года. Двигатели мощностью от 75 до 200 кВт должны соответствовать уровню IE4 к июлю 2023 года. .
В США Министерство энергетики (DOE) недавно опубликовало уведомление Федерального реестра перед публикацией о проведении обзора измененных стандартов энергосбережения для небольших электродвигателей. Это делается для того, чтобы определить, следует ли изменить применимые стандарты энергосбережения для такого оборудования. И не забывайте о новых изменениях в правилах, предложенных Комиссией по ценным бумагам и биржам (SEC), которые потребуют информации, связанной с климатом, в регистрационных заявлениях и годовых отчетах, предоставляемых инвесторами, в том числе (согласно веб-сайту SEC):
«управление регистрантом связанных с климатом рисков и соответствующие процессы управления рисками
как любые связанные с климатом риски, выявленные владельцем регистрации, оказали или могут оказать существенное влияние на его бизнес и консолидированную финансовую отчетность, которые могут проявиться в краткосрочной, среднесрочной или долгосрочной перспективе.
как любые выявленные риски, связанные с климатом, повлияли или могут повлиять на стратегию, бизнес-модель и перспективы владельца регистрации»
Также потребуется раскрытие информации о выбросах парниковых газов владельцем регистрации, что заставит поставщиков, включая производителей насосов, уменьшить их вклад в эту глобальную проблему.
Главный посыл таков: компании должны быть готовы к тому, чтобы справляться со своим воздействием на окружающую среду. Окружающая среда — это не первое, о чем думают предприятия при выборе двигателей насосов, но переход на экологичность имеет свои преимущества, в том числе:
Производители насосов, способные выполнить нормативные требования, будут иметь конкурентное преимущество на рынке.
Более экологичные двигатели имеют ощутимые преимущества для пользователей.
Экономия от более низких счетов за электроэнергию важна. Стоимость электроэнергии для промышленного использования выросла почти на 6% с 6,9 цента за кВтч в среднем по стране в январе 2021 года до 7,3 цента в январе 2022 года.
Таким образом, стоит учитывать, что новые, более экологичные и более эффективные системы, использующие энергию более разумно, снизят затраты и вредные выбросы, убив двух зайцев одним выстрелом.
Конкурентоспособный и зеленый
Сами электродвигатели промышленных насосов из-за их большого количества могут в одиночку внести огромный вклад в использование энергии в промышленности. Согласно расчетам АББ, потребление электроэнергии можно было бы сократить на одну пятую, если бы высокоэффективные моторные системы были приняты во всем мире. Это может показаться несбыточной мечтой, но от двигателей ожидают большего. Более высокие стандарты IEC уже существуют.
По данным Omdia, 75% промышленных двигателей работают с насосами, вентиляторами и компрессорами, каждый из которых имеет значительные возможности для повышения эффективности. Например, привод с регулируемой скоростью (VSD) обычно может снизить энергопотребление на 25 % при добавлении к существующему двигателю насоса, вентилятора или компрессора. Однако в настоящее время менее четверти двигателей насосов в мире оснащены частотно-регулируемым приводом.
Возьмем, к примеру, только обработку воды. Перекачка может потреблять до 85% энергии, используемой для обработки воды. В документе ABB за 2021 год подсчитано, что улучшенные системы с преобразователями частоты и высокоэффективными двигателями могут привести к экономии энергии от 25% до 30%. И хотя эта оценка относится к отрасли водоснабжения и водоотведения, нет оснований полагать, что то, что применимо к одному насосному двигателю, не применимо к другой ситуации просто потому, что они используются в разных местах и на разных предприятиях.
Все об эффективности
Чтобы добиться наилучшего уровня эффективности и связанной с этим экономии энергии, при оценке двигателей необходимо помнить о трех ключевых моментах. Во-первых, отрасль не может достичь своих целей, полагаясь на старые технологии. Например, асинхронные двигатели обычно имеют КПД в лучшем случае 75%. Их эффективность можно повысить, объединив их с преобразователем частоты, но на самом деле это частичное решение, которое лучше оставить в ситуациях, когда модернизация является единственным вариантом. Наилучшие результаты могут быть получены с синхронными двигателями с постоянными магнитами (PMM), эффективность которых может достигать более 90%.
Во-вторых, двигатель должен работать в паре с хорошо подобранным частотно-регулируемым приводом. Обратите внимание, что эффективность системы рассчитывается путем умножения уровня эффективности двигателя на номинальную эффективность привода. Например, если двигатель с КПД 90 % работает в паре с приводом с КПД 90 %, система будет иметь КПД только 81 %. Производительность системы — это то, что имеет значение, когда речь идет о количестве используемой энергии, и достижимы системы с эффективностью более 90%. Следует отметить, что преобразователи частоты работают в диапазоне скоростей. Это имеет два преимущества.
Во-первых, одна система двигателя может работать в нескольких диапазонах скоростей, что снижает потребность в более разнообразной линейке продуктов. Во-вторых, необходимо учитывать взаимосвязь между скоростью и мощностью насоса, поскольку она соответствует кубической кривой мощности. Поток пропорционален скорости. Если система работает на 10 % медленнее, она обеспечивает 90 % потока.
Кроме того, крутящий момент пропорционален квадрату скорости, а мощность пропорциональна кубу скорости. В результате замедление насоса на 10 % снижает используемую мощность до 73 % от полной мощности. Если предположить, что это подходит для приложения, это может обеспечить еще большую экономию.
Наконец, несложно погрузиться в саму конструкцию и проверить, использует ли двигатель меньше материалов или использует их более эффективно. Новые конструкции и более эффективное использование доступных материалов — это не несбыточная мечта для насосной промышленности. Возможны меньшие, но масштабируемые конструкции.
Хорошо спроектированная система может использовать меньше материала, в результате чего двигатели и приводы становятся меньше, легче и экономичнее. Применяя системный подход к оценке двигателей, производители насосов могут оптимизировать свою продукцию в соответствии с целями конечных пользователей и нормативными требованиями.
Зеленых предпочтений потребителей не всегда достаточно, чтобы повлиять на решения о покупке или производстве. Таким образом, следует учитывать тот факт, что двигатели насосов с улучшенным КПД будут потреблять меньше электроэнергии и экономить на эксплуатационных расходах.
Компания Kehuan изготовила насосы с магнитным приводом, оснащенные двигателем IEC, с гораздо более высокой эффективностью, чем насосы с герметизированным двигателем.
Устойчивость и эффективность — слова, которыми часто говорят. Электродвигатели насосов с более низким энергопотреблением подходят для промышленного применения и меньше влияют на окружающую среду. Поиск вариантов, которые являются масштабируемыми, более эффективными и простыми в использовании для потребителей, — это способ сделать отрасль более экологичной, устойчивой и более жизнеспособной одновременно.
https://www.pumpsandsystems.com/