PRZYKŁADY DZIAŁAŃ NA RZECZ POPRAWY EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ Polski Program Efektywnego Wykorzystania Energii w Napędach Elektrycznych PEMP (Polish Energy Efficiency Motor Programme) Wprowadzenie informacja o Programie PEMP Program realizowany w latach 2004-2008 Działania w ramach Polskiego Programu Efektywnego Wykorzystania Energii w Napędach Elektrycznych skupiały się na promocji i wspieraniu działań w zakresie poprawy efektywności energetycznej w elektrycznych układach napędowych dla uzyskania oszczędności energii elektrycznej i co za tym idzie obniżenia krajowej emisji dwutlenku węgla. Szczególną uwagę zwrócono na silniki indukcyjne, niskiego napięcia jako produkt powszechnie stosowany, o jasno określonych zasadach kwalifikowania go do grupy urządzeń energooszczędnych lub standardowych. Pomysłodawcą projektu była Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii z Katowic (FEWE). Program był finansowany ze środków Globalnego Funduszu Środowiska (Global Environmental Facility), a instytucjami wdrażającymi projekt były Krajowa Agencja Poszanowanie Energii S.A. oraz Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii. Program wzorowany był na projekcie wdrażanym w latach 90-tych dotyczącym energooszczędnego oświetlenia (PELP) i był w skali europejskiej dość unikatowy, głównie ze względu na kierowany do producentów silników elektrycznych program rabatowy, czy realizowane projekty demonstracyjne. Dlaczego napędy elektryczne 1? Tło projektu Po pierwsze: Elektryczne układy napędowe mają znaczący udział w całkowitym zużyciu energii elektrycznej w gospodarce krajowej. Roczne zużycie energii elektrycznej w latach 2004 2008 oscylowało w granicach 135 do 145 tys. GWh/rok, a wg różnych szacunków od 50 do 60% tego zużycia stanowiła energia zasilająca napędy elektryczne pracujące w przemyśle wytwórczym, energetyce, górnictwie i kopalnictwie. Udział napędów elektrycznych w całkowitym zużyciu energii elektrycznej w różnych sektorach gospodarki krajowej pokazano poniżej. 90000 80000 zużycie energii, GWh/rok 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 zużycie całkow ite zużycie w napędach 0 przemysł i budow nictw o mieszkalnictw o, sektor komunalny rolnictw o transport pozostałe 1 Napęd elektryczny zespół urządzeń obejmujący: silnik elektryczny np.: indukcyjny, trójfazowy, urządzenie napędzane np.: pompa, wentylator, połączone bezpośrednio lub poprzez przekładnię np.: pasową, zębatą oraz urządzenia regulujące pracę napędu np.: przemiennik częstotliwości regulujący prędkość obrotową silnika.
Widać stąd, że napędy elektryczne stanowią grupę urządzeń zużywających największą część wytwarzanej w elektrowniach energii. Ponadto ocenia się, iż potencjał techniczny oszczędności energii elektrycznej w elektrycznych układach napędowych, w ich zastosowaniach we wspomnianych sektorach, może stanowić około 5 % całkowitego zużycia energii elektrycznej w Polsce. Możliwości oszczędzania energii w elektrycznych systemach napędowych przykłady: zastosowanie elektrycznego silnika energooszczędnego zakres oszczędności 2 do 8 %; zastosowanie regulacji napędu, przemiennik częstotliwości zakres oszczędności 10 do 50 %; wysokosprawny układ przeniesienia napędu zakres oszczędności 2 do 10 %; zastosowanie urządzenia napędzanego o wyższej sprawności zakres oszczędności 2 do 15 %; Po drugie: Produkcja energii w Polsce oparta jest głównie na wykorzystaniu węgla kamiennego i brunatnego (poniższy rysunek). Około 91 % energii elektrycznej jest wytwarzane w elektrowniach wykorzystujących węgiel oraz w opalanych węglem elektrociepłowniach. Skutkiem tego, procentowy udział dwutlenku węgla emitowanego przy wytwarzaniu energii elektrycznej w łącznej krajowej emisji dwutlenku węgla stanowi około 40%, z czego nawet do 60% jest przypisywane elektrycznym układom napędowym (tzn. około 80 milionów ton CO 2 w skali roku). W 2007 roku, całkowita, roczna emisja CO 2 w Polsce przekraczała 328 milionów ton. 2,0% 1,2% 6,0% 90,8% węgiel kamienny i brunatny olej opałowy gaz ziemny odnawialne źródła energii Rys. Udział paliw i energii odnawialnej wykorzystywanych do produkcji energii elektrycznej (szacunki FEWE wg dostępnych danych z I połowy 2010) Silnik elektryczny To podstawowy element układu napędowego, przetwarzający pobieraną energię elektryczną na energię mechaniczną ruchu obrotowego. Inne elementy układu napędowego to urządzenie napędzane (pompa, wentylator itd.), urządzenie regulujące wydajność układu napędowego np.: przemiennik częstotliwości zmieniający prędkość obrotową silnika. Poglądowy schemat silnika elektrycznego wraz ze wskazaniem miejsc strat energii, które występują podczas jego pracy i decydują o jego sprawności pokazano poniżej.
Obecnie najpowszechniej stosowanymi silnikami są silniki indukcyjne, trójfazowe (stosowane głównie w przemyśle). W budynkach działają one w takich urządzeniach jak windy, schody ruchome, układy wentylacji mechanicznej, klimatyzacji, pompy obiegowe w instalacjach c.o.. W gospodarstwie domowym raczej ciężko spotkać silnik trójfazowy, natomiast w sprzęcie AGD typu pralka automatyczna, odkurzacz stosowane są silniki indukcyjne jednofazowe. W Programie PEMP zajmowano się układami napędowymi z silnikami indukcyjnymi, trójfazowymi stosowanymi głównie w przemyśle. Jak już wcześniej wspomniano silniki jako jedyny element układu napędowego są jednoznacznie klasyfikowane pod kątem efektywności energetycznej. W 1999 roku Stowarzyszenie Europejskich Producentów Maszyn Elektrycznych i Energoelektroniki określiło trzy klasy sprawności silników indukcyjnych z zakresu mocy 1,1-90 kw (dobrowolne porozumienie producentów). Klasyfikacja ta dzieli silniki na następujące grupy: w klasie sprawności EFF 3 - silniki o niskiej sprawności; w klasie sprawności EFF 2 - silniki standardowe (średni poziom sprawności); w klasie sprawności EFF 1 - silniki o wysokiej sprawności; W czerwcu 2011 zacznie obowiązywać nowa klasyfikacja (klasyfikacja IE) o charakterze obligatoryjnym dotycząca minimalnej efektywności energetycznej silników elektrycznych ogólnego stosowania, które sprzedawane będą na terenie Unii. Nowy sposób klasyfikacji obowiązuje dla silników o mocach od 0,75 do 375 kw. Dokument określa trzy poziomy sprawności dla silników: IE1 silniki standardowe (standard), IE2 silniki o podwyższonej sprawności (high efficiency odpowiednik EFF1), IE3 najwyższy poziom sprawności (premium). Przepisy te są konsekwencją realizacji zapisów Dyrektywy 2005/32/WE dotyczącej wymogów ekoprojektu dla urządzeń zużywających energię. Cele Programu i ich realizacja Mimo że efektywne wykorzystanie energii jest obszarem priorytetowym polskiej polityki energetycznej i polityki ochrony klimatu Ziemi, udział rynkowy energooszczędnych układów napędowych wyposażonych w wysokosprawne silniki elektryczne, układy regulacji i energooszczędne urządzenia napędzane, był niski. Polski program efektywnego wykorzystania energii w napędach elektrycznych - PEMP miał na celu pokonanie istniejących barier oraz upowszechnienie stosowania energooszczędnych rozwiązań napędowych, a w konsekwencji osiągnięcie oszczędności energii elektrycznej:
Cel projektu - obniżenie zużycia energii elektrycznej w układach napędow ych 100 80 GWh/rok 60 40 20 55,7 85,4 0 planow ane osiągnięte oszczędności energii elektrycznej a co za tym idzie obniżenie emisji dwutlenku węgla: Cel projektu - obniżenie emisji CO 2 w cyklu życia projektu (15 lat) 1200 tys. ton CO 2 900 600 300 832 1308 0 planow ane osiągnięte obniżenie emisji w w yniku oszczędności energii Kto był beneficjentem programu producenci energooszczędnych silników poprzez program rabatowy, użytkownicy napędów elektrycznych przedsiębiorstwa wodociągowe i oczyszczania ścieków, ciepłownicze, energetyczne, przetwórstwa przemysłowego przez finansowanie projektów demonstracyjnych i pomoc techniczną we wdrażaniu projektów, szkolenia, udział w konferencjach, wzorcowe audyty energetyczne, serwis informacyjny, nowe sposoby finansowania itp. projektanci, konsultanci, audytorzy, firmy usługowe itp. instytucje naukowo-badawcze przez współpracę w tworzeniu programów i materiałów szkoleniowych, dostęp do informacji. Działania w Programie PEMP Program Rabatowy, Projekty Demonstracyjne, upowszechnienie wiedzy o możliwościach w zakresie stosowania efektywnych energetycznie rozwiązań napędowych i korzyściach z tego wynikających, poprzez konferencje branżowe, szkolenia, portal internetowy, publikacje, zaprojektowanie i uruchomienie mechanizmów, dla wdrażania energooszczędnych rozwiązań napędowych,
Program Rabatowy Transformacja rynku poprzez wdrożenie programu dopłat do produkcji elektrycznych silników energooszczędnych. Dopłaty stworzyły motywację dla producentów do zwiększania produkcji silników energooszczędnych, przy równoczesnym podnoszeniu wiedzy użytkowników o korzyściach jakie przynoszą te silniki. Transformacja rynku prowadzona była równolegle za pomocą trzech instrumentów: wprowadzenie etykietowania etykieta dla silnika informująca kupującego, że urządzenie ma podwyższoną sprawność, minimalne wymagane sprawności dla silników w programie rabatowym określono posługując się istniejącą wówczas klasyfikacją o charakterze dobrowolnym Stowarzyszenia Europejskich Producentów Maszyn Elektrycznych i Energoelektroniki CEMEP oraz Polską Normą PN-E-06741 Silniki indukcyjne trójfazowe klatkowe o wysokiej sprawności. Wymagania i metody badań, również o nieobligatoryjnym charakterze, wdrożenie programu dopłat do silników energooszczędnych przeznaczonych dla polskich użytkowników, w celu zintensyfikowania sprzedaży tych silników. Dopłaty do silników energooszczędnych, otrzymywali producenci, co miało się przełożyć na ich niższe ceny dla kupujących (zniwelowanie różnicy kosztów silnika energooszczędnego i standardowego). prowadzone równocześnie programy promocyjne i edukacyjne Program rabatowy miał również na celu przygotowanie producentów silników do wdrożenia zapisów Dyrektywy 2005/32/WE ustanawiającą ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów zużywających energię. Ekoprojektowanie stanowi nowe podejście do projektowania wyrobów i polega na identyfikowaniu aspektów środowiskowych związanych z produktem i włączaniu ich do procesu projektowania już na wczesnym etapie rozwoju produktu. Ekoprojektowanie (z ang. ecodesign, design for environment, environmental design, ecological design, sustanaible product design, green design) określa się także mianem projektowania dla środowiska, czy projektowania zgodnie z zasadami zrównoważego rozwoju. Projekty demonstracyjne Ofertę tą skierowano do małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych. Wybrano 4 przedsiębiorstwa zainteresowane modernizacją użytkowanych przez siebie elektrycznych systemów napędowych. Zaproponowano tu wsparcie techniczne i finansowe w postaci nieoprocentowanej pożyczki. W ramach współpracy podpisane zostały umowy o osiągniecie efektu energetycznego, określając minimalną wymaganą do uzyskania w wyniku realizacji zadania oszczędność energii. Projekty zostały przeprowadzone w przedsiębiorstwach z branży ciepłowniczej, wodociągowokanalizacyjnej, spożywczej i przetwórstwa tworzyw sztucznych. Osiągnięte efekty energetyczne w skali roku dla zrealizowanych 4 projektów: oszczędność energii elektrycznej: 1015 MWh/rok oszczędność węgla: (ciepłownia): 560 ton/rok Mechanizm finansowy dla napędów elektrycznych dużych mocy Ponieważ mechanizm finansowy oferowany w ramach PEMP dopłaty dla producentów sprzedających silniki energooszczędne dotyczył silników o mocach 0,75 do 160 kw, a nasze analizy wykazały że potencjał poprawy efektywności w zakresie napędów większych również jest znaczny. Postaraliśmy się o uruchomienie dodatkowego mechanizmu, który miał być skierowany na duże układy napędowe o mocy powyżej 200 kw. Taki mechanizm powstał we współpracy z Fundacją Ekofundusz. Od 2006 roku w ramach uproszczonej procedury dostępne były środki w formie dotacji. Wsparcie grant do 30% kosztów kwalifikowanych przedsięwzięć polegających na modernizacji układów napędowych w zakresie silnik układy regulacji i sterowania urządzenia napędzane. Jednym z warunków uzyskania dofinansowania był warunek dotyczący zastosowania rozwiązań energooszczędnych. Na dopłaty te zarezerwowano około 10 mln zł. W ciągu dwóch lat działania mechanizmu zrealizowano projekty za około 2 mln zł.
Wnioski po wdrożeniu Programu PEMP osiągnięto zakładane cele uzyskania efektów oszczędności energii i obniżenia emisji dwutlenku węgla; efekty osiągnięto jednak w sektorze napędów dużych mocy, a nie jak zakładano poprzez transformację rynku silników mniejszych mocy (w zakresie 0,75 do 160 kw) na niskie napięcie; użytkownicy silników elektrycznych kupujący silnik z wykorzystaniem programu rabatowego wskazywali na długi czas oczekiwania na dostawę silnika energooszczędnego, silnik standardowy był produktem dostępnym od ręki. sprzedaż silników w ramach programu rabatowego była niższa niż oczekiwana, szczególnie w segmencie silników mniejszych mocy (0,75 7,5 kw) ; czyli w zakresie produktu masowego, natomiast większa niż planowano dla silników większych mocy; uruchomiony we współpracy z Fundacją Ekofundusz dodatkowy mechanizm finansowy dla wsparcia projektów z modernizacją napędów elektrycznych dużych mocy (powyżej 200 kw) spotkał się z zainteresowaniem, ale w opinii potencjalnych beneficjentów jedną z głównych przeszkód wykorzystania tych środków była konieczność zastosowania procedury wyboru dostawców równoważnej z prawem zamówień publicznych Pewną nowością był zapis dotyczący konieczności monitorowania osiągniętych efektów energetycznych przez dwa lata po realizacji zadania. W większości przypadków duże układy napędowe są objęte monitoringiem więc sprawa polegała tylko na ewentualnym jego uzupełnieniu, ale trzeba było zapewnić że będą oszczędności i tu zaczynał się problem odpowiedzialności. Problem ten będzie dotyczył również systemu białych certyfikatów, zaproponowanego w Ustawie o efektywności energetycznej; obserwowany był wzrost zainteresowania produktami Programu PEMP, który pojawił się pod koniec jego działania i zaraz po zakończeniu wdrażania w styczniu 2009 roku. wprowadzane w ramach Programu mechanizmy etykietowania i minimalnych wymagań, co do sprawności silników energooszczędnych pozwoliły na przygotowanie się do wytwarzania producentom silników, urządzeń energooszczędnych. Od czerwca roku 2011 sprzedawane na rynkach UE silniki trójfazowe, ogólnego zastosowania będą musiały posiadać odpowiednią klasę energetyczną wg klasyfikacji IE, a sprzedaż silników w tym segmencie o niższej sprawności będzie prawnie zabroniona. ponadto Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej planuje w styczniu 2011 uruchomienie mechanizmu finansowego kierowanego do przedsiębiorstw, dotyczącego wspierania przedsięwzięć związanych z poprawą efektywności energetycznej. Obecnie przygotowywany jest program priorytetowy pn.: "Efektywne zarządzanie energią w celu zmniejszenia jej zużycia w przedsiębiorstwach". Przewidywany budżet programu na lata 2011-2016 wynosi 1 500 mln zł, w tym dotacja na audyty w wysokości 100 mln oraz 1 400 mln zł w formie preferencyjnych pożyczek na działania inwestycyjne, w wyniku których uzyskiwany jest efekt w postaci oszczędności energii. W szerokim zakresie program ten skupia się na wspieraniu działań dotyczących modernizacji elektrycznych układów napędowych; mechanizm wsparcia dla poprawy efektywności energetycznej w układach napędowych niesie z sobą również przyjęta niedawno przez Rząd Ustawa o efektywności energetycznej (mechanizm białych certyfikatów). WIĘCEJ O EFEKTYWNOSCI W NAPĘDACH ELEKTRYCZNYCH NA: WWW.PEMP.PL
Instytucje związane z realizacją Programu PEMP INSTYTUCJA FINANSUJĄCA GEF - Globalny Fundusz Środowiska (Global Environmental Facility) jest międzynarodowym funduszem przyznającym granty na wsparcie projektów mających na celu ochronę środowiska w skali całego świata. Zalicza się do nich: zapobieganie zmianom klimatycznym poprzez działania zmniejszające efekt cieplarniany głównie redukcję emisji dwutlenku węgla przy spalaniu paliw kopalnych), ochrona różnorodności biologicznej, ochrona wód międzynarodowych. www.gefweb.org INSTYTUCJA NADZORUJĄCA UNDP - Program Narodów Zjednoczonych ds. Rozwoju (United Nations Development Programme) tworzy w ramach Organizacji Narodów Zjednoczonych globalną sieć na rzecz rozwoju, promując zmiany na lepsze i umożliwiając krajom wymianę doświadczeń, wiedzy i zasobów, wspiera m.in. rozwój gospodarczoekonomiczny i społeczny. Biuro UNDP w Polsce zostało otwarte 1 sierpnia 1990 r. w Warszawie. Na jego czele stał Stały Przedstawiciel UNDP, pełniący jednocześnie funkcję Stałego Koordynatora Systemu ONZ w Polsce. W 2007 roku biuro UNDP w Polsce zostało zlikwidowane. www.undp.org INSTYTUCJA WDRAŻAJĄCA powstała w 1990 roku jako organizacja niezależna, pozarządowa i nie tworząca zysku. Fundacja podjęła misję promowania racjonalnego wykorzystania energii oraz przyjaznego środowisku jej wytwarzania, a od 1999 roku również misję tworzenia nowych miejsc pracy. FEWE jest uznaną w kraju i za granicą organizacją prowadzącą działalność w zakresie szeroko rozumianej gospodarki energetycznej. Tworzy i doprowadza do praktycznego stosowania nowoczesne rozwiązania techniczne, ekonomiczne, finansowe i organizacyjne, stąd swoje działania i pomoc kieruje zarówno do decydentów politycznych, działaczy społecznych, jak i producentów, dostawców i konsumentów energii. W celu zapewnienia sobie stałości finansowania Fundacja podejmuje również działalność gospodarczą. www.fewe.pl INSTYTUCJA WDRAŻAJĄCA KAPE - Krajowa Agencja Poszanowania Energii powstała w 1994 r. prowadzi działalność o charakterze użyteczności publicznej nie nastawioną na maksymalizację zysku. W swojej działalności koncentruje się na zadaniach związanych z efektywnością energetyczną, wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii i ochroną środowiska. KAPE S.A., w ramach wdrażania na poziomie narodowym zasad zrównoważonej polityki energetycznej, prowadzi działalność edukacyjną, doradczą, ekspercką i szkoleniową związaną z racjonalizacją gospodarki energetycznej przy zachowaniu zasad ochrony środowiska. Inicjuje przedsięwzięcia proekologiczne związane z wytwarzaniem, przesyłaniem i użyciem energii. W znaczącej części swoją działalność opiera na realizacji programów międzynarodowych, w tym głównie Unii Europejskiej. www.kape.gov.pl