Elektryczne silniki energooszczędne aspekty ekonomiczne stosowania

Transkrypt

1 Elektryczne silniki energooszczędne aspekty ekonomiczne stosowania Poleko Krzysztof Brzoza-Brzezina Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 1

2 Napędy elektryczne Aż 70% energii elektrycznej zużywanej przez przemysł pochłaniają silniki elektryczne W całej gospodarce zużywają one prawie połowę wytworzonej przez elektrownie energii elektrycznej. W Polsce pracuje ok. 5,5 milionów silników asynchronicznych trójfazowych stanowiących najpopularniejszy rodzaj silników stosowanych w przemyśle, sektorze komunalnym, budynkach mieszkalnych, biurowych, użyteczności publicznej itp. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 2

3 Napędy elektryczne Koszt zakupu silnika elektrycznego stanowi niewielką część wartości energii elektrycznej zużywanej przez ten silnik w cyklu życia W czasie pierwszych kilkuset godzin pracy, silnik zużywa energię elektryczną o wartości równoważnej jego cenie zakupu Wynika z tego, że energia elektryczna zużyta przez silnik w ciągu roku kosztować może kilka lub nawet kilkanaście razy więcej niż koszt zakupu silnika Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 3

4 Sprawność silników elektrycznych Czynnikiem decydującym o zużyciu energii przez silnik jest sprawność, która rzutuje na wysokość płaconych przez użytkowników rachunków Silniki o wyższej sprawności energetycznej są łatwo rozpoznawalne dzięki etykietowaniu Obecnie w Europie wyróżnia się trzy klasy sprawności silników elektrycznych: eff1, eff2, eff3 Klasy sprawności silników podawane są przez producentów w katalogach oraz na tabliczkach znamionowych. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 4

5 Etykietowanie silników elektrycznych Silniki elektryczne o najwyższej klasie sprawności oznakowywane są przez producentów stowarzyszonych w European Committee of Manufacturers of Machines and Power Electronics - CEMEP etykietą: Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 5

6 Klasy sprawności silników elektrycznych wg CEMEP Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 6

7 Etykietowanie w ramach planowanej normy IEC :200X Planowane objęcie etykietowaniem silników o mocy 0, kw Wprowadzenie klas sprawności: - IE4 (Super-Premium) w przyszłości - IE3 (Premium), 2, 4, 6 biegunów - IE2 (High), 2, 4, 6 - biegunów - IE1 (Standard) 2, 4, 6 - biegunów Trwałe oznaczenie na/lub w pobliżu tabliczki znamionowej silnika, np.: IE2 84,0% Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 7

8 Etykietowanie w ramach planowanej normy IEC :200X Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 8

9 Etykietowanie w ramach planowanej normy IEC :200X Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 9

10 Elektryczne silniki energooszczędne (wysokosprawne) Straty prądowe w klatce wirnika: zwiększenie przekroju uzwojenia materiały o lepszej przewodności Straty mechaniczne (wentylacyjne): konstrukcja stojana i wirnika o lepszej aerodynamice Straty w uzwojeniu stojana: gładkie czoła wirnika grubsze uzwojenie stojana wentylator o mniejszej średnicy skrócenie długości połączeń czołowych mniejsze przewietrzniki Straty mechaniczne (łożyskowe): Straty magnetyczne: dokładne pasowanie łożysk cieńsze blachy elektrotechniczne o mniejszej stratności poprawa smarowania łożysk wydłużenie pakietu blach stojana Straty dodatkowe: optymalizacja wielkości szczeliny powietrznej lepszy kształt profili żłobków magnetyczne kliny żłobkowe Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 10

11 Elektryczne silniki energooszczędne Zalety silników energooszczędnych: - najwyższa sprawność energetyczna - większa niezawodność i trwałość - większa przeciążalność - cichsza praca - niższe koszty eksploatacji Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 1

12 Udział silników energooszczędnych w rynku w różnych krajach Polska; około 1% Unia Europejska; około 10 % Australia, Nowa Zelandia; powyżej 30% USA, Kanada; powyżej 70% Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 1

13 System dopłat do silników energooszczędnych programu PEMP 1% udziału oznacza, że w Polsce istnieją bariery rozwoju rynku silników energooszczędnych: Przełamywaniu barier służy system dopłat do silników energooszczędnych realizowany w ramach projektu Polski Program Efektywnego Wykorzystania Energii w Napędach Elektrycznych (PEMP) System ten obejmuje 3-fazowe silniki asynchroniczne na napięcie 400 V (oraz 500V), 2 i 4 biegunowe, o mocy 0, kw, przeznaczone do pracy ciągłej S1. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 13

14 System dopłat do silników energooszczędnych programu PEMP Dopłaty, które skierowane są do producentów silników przekładają się na ich niższe ceny dla kupujących. Obecnie dopłaty pokrywają większą część różnicy ceny pomiędzy silnikiem klasy eff1 a eff2, a dla silników w obszarze mocy od 0,75 do 7,5 kw przewyższają te różnicę Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 14

15 System dopłat do silników energooszczędnych programu PEMP Moc znamionowa silnika TABELA MINIMALNYCH SPRAWNOŚCI I WYSOKOŚCI DOPŁAT DO SILNIKÓW ENERGOOSZCZĘDNYCH OBJĘTYCH PROGRAMEM PEMP (grupa mocy 1) Minimalna spraw ność* przy 2p=2 Minimalna spraw ność* przy 2p=4 Wysokość jednostkowej dopłaty PEMP P n ŋ e ŋ e 0,75 kw 80,0% 81,0% $40 1,1 kw 82,8% 83,8% $44 1,5 kw 84,1% 85,0% $53 2,2 kw 85,6% 86,4% $59 3 kw 86,7% 87,4% $77 4 kw 87,6% 88,3% $103 5,5 kw 88,5% 89,2% $130 7,5 kw 89,5% 90,1% $150 * Sprawność energetyczna silników wyznaczana metodą CEMEP Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 15

16 System dopłat do silników energooszczędnych programu PEMP TABELA MINIMALNYCH SPRAWNOŚCI I WYSOKOŚCI DOPŁAT DO SILNIKÓW ENERGOOSZCZĘDNYCH OBJĘTYCH PROGRAMEM PEMP (grupa mocy 2) Moc znamionowa silnika Minimalna spraw ność* przy 2p=2 Minimalna spraw ność* przy 2p=4 Wysokość jednostkowej dopłaty PEMP P n ŋ e ŋ e 11 kw 90,5% 91,0% $ kw 91,3% 91,8% $130 18,5 kw 91,8% 92,2% $ kw 92,2% 92,6% $ kw 92,9% 93,2% $ kw 93,3% 93,6% $303 * Sprawność energetyczna silników wyznaczana metodą CEMEP Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 16

17 System dopłat do silników energooszczędnych programu PEMP Moc znamionowa silnika TABELA MINIMALNYCH SPRAWNOŚCI I WYSOKOŚCI DOPŁAT DO SILNIKÓW ENERGOOSZCZĘDNYCH OBJĘTYCH PROGRAMEM PEMP (grupa mocy 3) Minimalna spraw ność* przy 2p=2 Minimalna spraw ność* przy 2p=4 Wysokość jednostkowej dopłaty PEMP P n ŋ e ŋ e 45 kw 93,7% 93,9% $ kw 94,0% 94,2% $ kw 94,6% 94,7% $ kw 95,0% 95,0% $ kw 95,2% 95,2% $ kw 95,4% 95,4% $ kw 95,6% 95,8% $ kw 95,6% 95,8% $ kw 95,6% 95,8% $665 * Sprawność energetyczna silników wyznaczana metodą CEMEP Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 17

18 System dopłat do silników energooszczędnych programu PEMP Producenci uczestniczący obecnie w programie PEMP: - Besel S.A. - Celma S.A. - Emit S.A. - Indukta S.A. - Siemens Sp. z o.o. - Tamel S.A. Dane adresowe producentów i typy silników objętych programem; Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 18

19 Efekt oszczędnościowy E [kwh] E = PN * KP * t * (1/ηS Kn * 1/ηE) *100 - PN moc znamionowa - KP średnie obciążenia w stosunku do mocy znamionowej - t czas pracy silnika w roku - ηs sprawność silnika standardowego - ηe sprawność silnika energooszczędnego - Kn = (ne/ns)³ - dla pomp, wentylatorów, sprężarek Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 19

20 Efekt oszczędnościowy E [kwh] - przykłady E = PN * KP * t * (1/ηS Kn * 1/ηE) *100 Przykład 1 (wybieramy nowy silnik 55 kw energooszczędny zamiast nowego standardowego o tej samej mocy): E = 55 * 0,7 * 2000 * (1/93,5 1/95) *100 = 1301 kwh (prędkości obrotowe silników identyczne: 1483 obr/min więc Kn=1) Przykład 2: (wybieramy nowy silnik 55 kw energooszczędny zamiast standardowego o tej samej mocy lecz po remoncie): E = 55 * 0,7 * 2000 * (1/92,5 Kn1/95) *100 = 2195 kwh (prędkości obrotowe silników identyczne: 1483 obr/min więc Kn=1) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 20

21 Analiza kosztów w cyklu życia silnika (LCC) Wyższy koszt zakupu silnika energooszczędnego, w cyklu życia (LCC), jest równoważony wartością zaoszczędzonej energii elektrycznej (bez uwzględnienia rabatu PEMP): Dla silnika o mocy 2,2 kw: - po około 500 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 75% - po około 300 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 100% Dla silnika o mocy 18,5 kw: - po około 750 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 75% - po około 570 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 100% Dla silnika o mocy 75 kw: - po około 770 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 75% - po około 930 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 100% Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 2

22 Analiza kosztów w cyklu życia silnika (LCC) Wyższy koszt zakupu silnika energooszczędnego, w cyklu życia (LCC), jest równoważony wartością zaoszczędzonej energii elektrycznej (z uwzględnieniem rabatu PEMP): Dla silnika o mocy 2,2 kw: - po około 160 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 75% - po około 100 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 100% Dla silnika o mocy 18,5 kw: - po około 300 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 75% - po około 230 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 100% Dla silnika o mocy 75 kw: - po około 210 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 75% - po około 250 godzinach pracy w roku, przy obciążeniu 100% Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 2

23 Prosty okres zwrotu nakładów dla silnika energooszczędnego w miejsce standardowego 6,0 5,0 4,0 1,5 kw 22 kw 90 kw 3,0 SPBP [Lata] 2,0 1,0 0, [h/rok ] Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 23

24 Korzyści dla stosujących elektryczne silniki energooszczędne. Atrakcyjna, niższa cena silników energooszczędnych dzięki dofinansowaniu z programu PEMP. Cena ta staje się porównywalna do cen silników standardowych. Niższe koszty eksploatacji silników. energooszczędnych będące wynikiem ich wyższej sprawności. Niższe koszty serwisu i dłuższy czas życia będące wynikiem ich wyższej jakości. W efekcie uzyskiwany szybki zwrot poniesionych nakładów. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 24

25 Korzyści dla stosujących elektryczne silniki energooszczędne. Program PEMP stanowić może znaczące wsparcie dla przedsiębiorstw przy realizacji celów postawionych przez Unię Europejską w zakresie ograniczania emisji CO2 oraz poprawy efektywności energetycznej. Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 25

26 Kontakty Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. (KAPE S.A.) ul. Mokotowska 35, Warszawa, tel.(22) , fax. (22) Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii (FEWE) ul. Rymera 3/4, Katowice, tel.(32) , fax. (32) Strona internetowa projektu PEMP: Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. 26