Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych dzięki przemiennikom częstotliwości i silnikom o wysokiej sprawności

Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych dzięki przemiennikom częstotliwości i silnikom o wysokiej sprawności

Wyższa sprawność pozwala sprostać wyzwaniom energetycznym W dzisiejszych czasach zarówno obiekty przemysłowe jak i komercyjne stoją przed ciężkim wyzwaniem energetycznym. Istnieje duża presja ze strony rządów, użytkowników, ustawodawców i udziałowców by zmniejszać zużycie energii, obniżać emisję CO 2 przy równoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa energetycznego. Zużycie energii elektrycznej na świecie (wzrost zapotrzebowania do 2035 roku) Terawatogodziny (TWh) 30.000 + 34.889 Wszystkie te naciski występują na tle stale rosnących cen energii, zmian klimatycznych i ich dramatycznych skutków wywieranych na środowisko. W rezultacie przemysł oraz użytkownicy wymagają od produktów wysokiej sprawności. Zapotrzebowanie na energię rośnie Światowe zapotrzebowanie na energię systematycznie rośnie. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej ma ulec podwojeniu między 2010 i 2035 rokiem, przez globalny wzrost ekonomiczny oraz polepszenie standardu życia. 20.000 10.000 + 18.443 Najwyższy potencjał drzemie w aplikacjach przemysłowych Przemysł pochłania blisko 40% całej energii produkowanej na świecie, zgodnie z IEA. W aplikacjach przemysłowych i użytkowych drzemie ogromy potencjał związany z oszczędnością energii w samych napędach elektrycznych. Blisko 70% energii przeznaczonej na potrzeby przemysłu jest zużywane przez miliony silników elektrycznych na całym świecie. Każdego roku instalowane jest kilka milionów nowych silników, które napędzają głównie maszyny, pompy, wentylatory, kompresory, przenośniki w praktycznie każdym sektorze przemysłu. Najbardziej energochłonnymi gałęziami przemysłu jest cementowy, chemiczny i metalurgiczny. Aplikacje, które posiadają największy potencjał dla zmniejszenia zużycia energii są pompy i wentylatory - od nich właśnie najlepiej rozpocząć inicjatywę poszukiwania oszczędności. Ponieważ 28 do 30% energii elektrycznej jest zamieniane na moc mechaniczną w silnikach elektrycznych, sprawności tych właśnie urządzeń poświęca się szczególną uwagę. Większość silników przemysłowych albo nie jest w stanie regulować poboru energii lub są stosowane do tego celu bardzo prymitywne metody. Wiele z nich ciągle pracuje z prędkością znamionową, bez względu na rzeczywiste zapotrzebowanie. W wielu aplikacjach zużycie energii może zostać zredukowane nawet do 1/8 aktualnego zużycia, zaledwie dzięki zmniejszeniu prędkości silników o połowę. Najłatwiejszymi i najszybszymi sposobami na sprostanie wyzwaniu energetycznemu jest wykorzystywanie energii w sposób bardziej efektywny oraz sięganie po niezawodne i sprawdzone metody poprawy sprawności. Nasze silniki i przemienniki są w stanie obniżyć zużycie energii, zredukować straty i zwiększyć produktywność. - Przemysł 40% Pozostałe 6% Transport 2% Usługi 24% Gospodarstwa domowe 28% - 2010 2035 2 Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych Broszura

Silniki zużywają około 28% światowej energii elektrycznej. 28% Weźmy pod uwagę pompy Pompy są jednymi z najczęściej spotykanych aplikacji napędowych i posiadają największy potencjał dla oszczędności energii. Pompy pochłaniają rocznie około 10% lub 1,850 TWh światowej energii. Gdyby wszystkie pompy były sterowane z przemienników częstotliwości, biorąc pod uwagę możliwości obniżenia zużycia energii o około 40% dla każdej z nich, można by zaoszczędzić rocznie około 740 miliardów kwh. Pomyśl o tym 176 Typowa konwencjonalna elektrownia o mocy 500 MW wytwarza 4.2 TWh energii elektrycznej. Oszczędności uzyskane dzięki inteligentnemu sterowaniu pompami za pomocą przemienników częstotliwości pozwoliły by zrezygnować z 176 elektrowni węglowych. Emisja CO 2 zmniejszyła by się o 592 milionów ton. Współczynnik emisji 0.8 kg/kwh. Broszura Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych 3

Przemienniki sterują prędkością silników elektrycznych i mogą przyczynić się do zmniejszenia zużycia energii o 30 do 50% w wielu aplikacjach, a w szczególnych przypadkach nawet o 70%. 100 75 50 25 12.5 Moc % Moc jest proporcjonalna do prędkości 3 Prędkość % 25 50 75 100 Jak dużo energii można zaoszczędzić dzięki dokładniejszemu sterowaniu silnikami? Nieefektywnie sterowane i przewymiarowane silniki to marnotrastwo energii Silniki często są przewymiarowywane by poradzić sobie z maksymalnym zapotrzebowaniem, które rzadko lub nigdy nie występuje. Jeżeli na dodatek w układzie są stosowane nieefektywne metody regulacji wykorzystujące zawory, przepustnice czy kryzy, silnik pracuje ze znamionową prędkością, a przepływ jest ograniczany mechanicznie (przykład: dławienie przepływu w instalacji hydraulicznej za pomocą zaworu). Jest to marnotrastwo energii, gdyż silnik w takiej sytuacji pracuje cały czas z nominalną prędkością bez względu na zapotrzebowanie. Pompa odśrodkowa zapewnia maksymalną wydajność, a nadmiar mocy jest redukowany przez zawór, w którym niepotrzebna energia jest wytracana głównie poprzez tarcie. Kluczem jest dopasowanie mocy do rzeczywistego zapotrzebowania Zależność między prędkością odśrodkowych pomp lub wentylatorów do zapotrzebowania na energię nie jest wprost proporcjonalna. Pobór mocy w tych aplikacjach rośnie proporcjonalnie do prędkości podniesionej do trzeciej potęgi. Oznacza to, że nawet mały wzrost prędkości wymaga dostarczenia dużo większej mocy, ale również, że nowoczesne sposoby regulacji prędkości mogą dać znaczące oszczędności energii. Pompa lub wentylator pracujące z połową znamionowej prędkości zużywają jedynie jedną ósmą mocy, która jest wymagana do pracy z prędkością nominalną. Nawet niewielkie ulepszenia mają ogromne znaczenie na przestrzeni całego okresu eksploatacji Przemienniki częstotliwości dostosowują prędkość silników elektrycznych do aktualnego zapotrzebowania aplikacji, tym samym redukują zużycie energii przez silniki, typowo 30 do 50%, a w szczególnych przypadkach nawet o 70%. Obniżenie zużycia energii nawet o 1% ma duży wpływ na układ napędowy w trakcie całego okresu jego eksploatacji. Odpowiednie sterowanie właściwie dobranych silników o wysokiej sprawności za pomocą przemiennika częstotliwości jest kluczem do osiągnięcia maksymalnych oszczędności energii. 4 Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych Broszura

120 mln. mieszkań 100 mln. samochodów Energia zaoszczędzona dzięki napędom ABB jest równoważna rocznemu zużyciu przez ponad 120 mln. gospodarstw domowych i emisji 100 milionów samochodów. TWh 500 450 400 350 300 250 200 150 100 490 TWh/rok 50 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 0 Dla bardziej zrównoważonej przyszłości Od momentu pojawienia się pierwszego przemiennika częstotliwości 40 lat temu, ABB dostarczyło miliony urządzeń na całym świecie. Dzięki temu zebraliśmy ogromne doświadczenie w zakresie sposobów poprawy efektywności energetycznej oraz maksymalizacji oszczędności energii w układach napędowych. Oszacowaliśmy, że dzięki ogromnej bazie zainstalowanych napędów ABB, w 2015 roku zaoszczędzono około 490 TWh energii elektrycznej, co jest równoznaczne z rocznym zużyciem energii przez ponad 120 milionów gospodarstw domowych (w EU-27). W zakresie redukcji emisji CO 2 oszczędości wyniosły 410 milionów ton, czyli więcej niż roczna emisja dwutlenku węgla wprowadzana przez 100 milionów samochodów. Broszura Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych 5

Redukcja zużycia energii i zwiększenie produktywności dzięki przemiennikom częstotliwości Zastosowanie przemienników ABB nie tylko przyczynia się do obniżenia kosztów energii elektrycznej ale może również w znaczący sposób poprawić wydajność i niezawodność procesu, co pozwala na zwiększenie produkcji, zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych i konserwacyjnych oraz obniżenie zużycia energii biernej. Znaczne oszczędności energii W odróżnieniu do zasilania silnika elektrycznego bezpośrednio z sieci, zastosowanie przemiennika częstotliwości pozwala na zmniejszanie lub zwiększanie jego prędkości w zależności od zapotrzebowania. Redukcja prędkości silnika w celu przystosowania jej do aktualnych wymagań pochodzących z procesu technologicznego, najczęściej oznacza znaczące oszczędności energii i niższe koszty eksploatacyjne. Mniejsze zapotrzebowanie na konserwację Możliwość regulacji prędkości i momentu silnika elektrycznego oznacza mniejsze zużycie silnika oraz napędzanej maszyny. Dzięki przemiennikowi silnik jest w stanie w sposób płynny uzyskać wymaganą prędkość, co zapobiega nagłym, gwałtownym szarpnięciom napędzanego urządzenia, co mogłoby z biegiem czasu doprowadzić do jego uszkodzenia. Efektywne ulepszenie układu W wielu przypadkach zastosowanie przemiennika częstotliwości oznacza możliwość rezygnacji w układzie z zaworów, przekładni mechanicznych oraz pasów. Zapewnia również zwymiarowanie układu zasilania bazując na znacznie niższych prądach rozruchowych oraz obniżenie kosztów poprzez wykluczenie układów do kompensacji mocy biernej. Optymalna kontrola procesu Zastosowanie przemiennika umożliwia uzyskanie odpowiedniej, dokładnie kontrolowanej prędkości i momentu, co oznacza lepszą jakość, wyższą powtarzalność produktu końcowego i bardziej wydajne jego wytwarzanie. 6 Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych Broszura

Na czele w rozwoju silników elektrycznych o wysokiej sprawności Silniki ABB zapewniają nie tylko maksymalną sprawność, ale również wyższą niezawodność, łatwiejszą konserwację i serwisowanie, a także dłuższą żywotność - są to czynniki mające wpływ na obniżenie całkowitych kosztów eksploatacyjnych całej aplikacji. Zredukowane zużycie energii elektrycznej Przemysł produkcji silników elektrycznych przechodzi ogromną i ważną przemianę. Regionalne normy i regulacje kładą nacisk na stosowanie standardowych silników elektrycznych o coraz to wyższym poziomie sprawności. Firma ABB wkłada ogromny wysiłek i przyczynia się do redukcji globalnego zużycia energii i zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery poprzez dostarczanie bezpiecznych, niezawodnych oraz wysokosprawnych silników. Jako wiodący gracz na rynku, ABB pełni ważną rolę w ustalaniu światowych standardów związanych z efektywnością energetyczną. Optymalne rozwiązania ABB pomaga użytkownikom silników elektrycznych w spełnieniu wymagań związanych z efektywnością energetyczną oraz w znalezieniu najbardziej opłacalnych i zrównoważonych rozwiązań. Nasze urządzenia spełniają coraz bardziej rygorystyczne wymagania związane ze sprawnością energetyczną. Oferujemy szeroki zakres silników IE2, IE3 i IE4 dostępnych z magazynu oraz torujemy drogę dla technologii pozwalającej produkować urządzenia w klasie IE5 i wyższej. Bezustanne zaangażowanie w projektowanie ABB dostarcza odpowiednie rozwiązania napędowe dla Ciebie, bazując na szerokim i zaawansowanym technologicznie portfolio produktów. Dowodem poświęcenia naszej uwagi efektywności energetycznej jest dynamiczny rozwój silników indukcyjnych, z magnesami trwałymi, a także synchronicznych silników reluktancyjnych, o coraz to wyższej sprawności. Pomagamy w zwiększeniu konkurencyjności Twojego biznesu biorąc odpowiedzialność za przyszłość Twoich aplikacji napędowych. Broszura Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych 7

Energia obejmuje 92% całkowitych kosztów w całym okresie eksploatacji To się opłaca Czas zwrotu z inwestycji w przemiennik częstotliwości jest bardzo krótki, może on wynosić zaledwie kilka miesięcy. Zakup silnika elektrycznego wraz z przemiennikiem pokrywa zaledwie kilka procent kosztów, jakie ponosi użytkownik na jego pracę w trakcie całego okresu eksploatacji. Zakup i instalacja Energia 5% 92% Konserwacja 3% Jednym z najszybszych sposobów dla zakładów przemysłowych i usługowych na obniżenie zużycia energii i tym samym zmniejszenie rachunków, jest wykorzystanie silników o wysokiej sprawności wraz z przemiennikami częstotliwości. Cena zakupu silnika wraz z falownikiem to wartość równoważna zaledwie 1% - 3% kosztów energii pochłanianej przez te urządzenia w trakcie całego okresu ich eksploatacji. W wielu aplikacjach przemysłowych całkowity zwrot nakładów inwestycyjnych można osiągnąć zaledwie po kilku miesiącach. Oprócz powyższej korzyści, która ma niewątpliwie ogromny wpływ na rentowność, występują również inne, pochodzące np. z redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Aby osiągnąć najlepszy zwrot z inwestycji, użytkownicy oraz inwestorzy powinni wdrożyć nowy plan przy zarządzaniu cyklem życia napędów oraz nowe podejście przy planowaniu inwestycji. Całkowity koszt jaki jest ponoszony w okresie eksploatacji układu napędowego składa się z kosztu zakupu urządzeń, instalacji, pracy, konserwacji oraz zbycia. Cena silnika elektrycznego i przemiennika częstotliwości wynosi zaledwie 1% do 3% kwoty, jaką użytkownik ponosi za energię potrzebną do zasilania tych urządzeń przez cały okres eksploatacji. Biorąc pod uwagę długą żywotność silnika, która wynosi około 25-30 lat, okazuje się, że koszty związane ze zużyciem energii przez układ napędowy mają jeszcze większe znaczenie dla kosztów całościowych. Kalkulacje opłacalności oraz czasu zwrotu z inwestycji nie powinny być przeprowadzane tylko w przypadku nowych instalacji, ale również dla istniejących, które to oferują jeszcze większe możliwości w zakresie poprawy sprawności. Ilość obecnych na świecie aplikacji napędowych wielokrotnie przewyższa liczbę rocznie uruchamianych nowych inwestycji tego typu. W wielu starych układach, które były uruchomione kilka bądź kilkanaście lat wstecz, zmieniła się w między czasie charakterystyka pracy, co również może wymagać wprowadzenia zmian, które dadzą wymiarne korzyści w postaci niższych rachunków za energię. 8 Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych Broszura

Identyfikacja potencjalnych źródeł oszczędności w zakładzie Opracowaliśmy prostą i metodyczną usługę Oceny Profilu Energetycznego, która pozwala na zidentyfikowanie krytycznych aplikacji napędowych i analizę potencjalnych oszczędności dla Twojej firmy. Punktem startowym do wykonania oceny jest znalezienie aplikacji, w których można najwięcej zaoszczędzić. Zidentyfikowany potencjał oszczędności Ocena Profilu Energetycznego jest przeprowadzana przez inżyniera ABB lub autoryzowanego partnera, który pomaga w zidentyfikowaniu właściwych aplikacji, które mogą wygenerować najlepsze wyniki. Po wykonaniu Oceny Profilu Energetycznego przygotowywany jest plan działań, zawierający zwykle podsumowanie wyników i szczegółowy raport inżynierski. Niższe koszty eksploatacji W raporcie przedstawione są także informacje na temat czasu zwrotu nakładów inwestycyjnych w napędy i/lub silniki ABB. Zastosowanie wysoce wydajnych silników i napędów ABB sprzyja oszczędności energii i zmniejsza koszty użytkowania. Usługa oceny profilu energetycznego ABB Określenie zakresu oceny Certyfikowany przez ABB inżynier planuje wizytę w Twoim zakładzie, aby przyjrzeć się środowisku pracy. Obejmuje to lokalizację aplikacji, stan silników, ograniczenia związane z przepisami BHP, a także wszystko to, co może mieć wpływ na profil energetyczny. Monitorowanie i zbieranie danych Podczas wizyty w zakładzie identyfikujemy potencjalne aplikacje, poznajemy operacje, profil obciążenia, zbieramy niezbędne dane, w tym informacje o zastosowaniu napędów, warunkach panujących w zakładzie itp. W ramach oceny zbieramy dane empiryczne dotyczące wybranych aplikacji w celu dokładnego określenia zużycia energii oraz wymagań procesu. Analiza danych Analizujemy wyniki i identyfikujemy potencjalne oszczędności. Dostępne dane obejmują informacje szacunkowe, m.in. o zużyciu energii, obszarach potencjalnych oszczędności, czasu zwrotu z ewentualnej inwestycji w napędy i/lub silniki, czy zmniejszenia poziomów emisji dwutlenku węgla. Zalecenia Przygotowujemy plan działania, który zwykle obejmuje raport uwydatniający aplikacje mogące generować największe oszczędności. Dane liczbowe zwykle odnosić się będą do oszczędności w ujęciu rocznym; ponadto przedstawimy szczegółowe zalecenia dotyczące odpowiednich napędów i silników. Dostępność usług opcjonalnych Wdrażanie Korzystając z zaleceń opracowanych w ramach oceny profilu energetycznego, ABB określa właściwe napędy i silniki do odpowiednich zastosowań. W wielu przypadkach możemy pomóc w instalacji i uruchomieniu napędu i silnika. Obejmuje to ustawienie właściwych parametrów celem zapewnienia, że napęd bądź silnik będzie pracować z optymalną wydajnością energetyczną. Weryfikacja i działania następcze Po zainstalowaniu nowego sprzętu sprawdzane są rzeczywiste oszczędności względem prognoz przedstawionych w raporcie. Pomoże to także uzasadnić inwestycje poczynione w napędy i silniki elektryczne. Broszura Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych 9

Usługi serwisowe dla zwiększenia efektywności energetycznej W celu zapewnienia najwyższej sprawności układu napędowego i najlepszego wykorzystania jego potencjału, ważne jest zapewnienie mu właściwej opieki przez cały okres eksploatacji. ABB opracowało szereg usług serwisowych związanych z energooszczędnością, z krótych można skorzystać w każdym momencie użytkownia urządzeń. Uruchomienie Na Twoją prośbę, certyfikowany inżynier ABB może się podjąć uruchomienia Twojej instalacji napędowej. Procedura ta jest przeprowadzana zawsze z największą dbałością i wykorzystaniem najnowszych narzędzi oraz instrukcji, z zachowaniem lokalnych norm bezpieczeństwa. Prawidłowo zainstalowane urządzenia pracują niezawodnie, a właściwa ich konfiguracja zapewnia najbardziej efektywną pracę, sprawdność energetyczną i najwyższe oszczędności. 10 Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych Broszura

ABB Customer Care Umowa ABB Customer Care pomaga w utrzymaniu właściwej sprawności systemu napędowego oraz sprawia, że nie musisz się martwić o wystąpienie nieprzewidzianych sytuacji awaryjnych i związanych z nimi kosztami. Cały proces rozpoczyna się od analizy ryzyka dla wszystkich przemienników i silników znajdujących się na obiekcie. Uważnie przyjrzymy się warunkom, w jakich pracują Twoje urządzenia oraz ich znaczeniu w procesie, po czym doradzimy najbardziej odpowiednie usługi, które powinny zostać zawarte w umowie. Bazując na naszych rekomendacjach możesz wybrać dodatkowe usługi, które mogą zostać zawarte w umowie, takie jak: konserwacja prewencyjna, wsparcie techniczne i zdalny monitoring. Dla większej wygody, kilka planów serwisowych może być koordynowanych w ramach jednej umowy. Konserwacja prewencyjna, naprawy oraz inne czynności wsparcia są oferowane w zakresie jednej, ustalonej rocznej opłaty, bez względu na to jak często dane usługi są wykorzystywane, eliminując w ten sposób obawy o nieplanowane wydatki. Umowa ABB Customer Care jest najbardziej efektywnym sposobem zarządzania kondycją przemienników i silników w Twojej firmie, w trakcie ich całego okresu eksploatacji, minimalizując tym samym ryzyko wystąpienia niespodziewanych sytuacji. Unowocześnienie i Modernizacja Wiele starych układów napędowych pracuje z niską sprawnością, generując niepotrzebne straty. Dzięki usługom unowocześnienia i modernizacji silników i przemienników częstotliwości można osiągnąć dużo wyższą sprawność, jak również zaoszczędzić na kosztach związanych z konserwacją urządzeń i zapewnić im wyższą niezawodność dzięki wykorzystaniu najnowszych technologii. Z przyjemnością doradzimy Ci w kwestii możliwości unowocześnienia lub modernizacji Twoich urządzeń. Broszura Oszczędności energii w przemysłowych aplikacjach napędowych 11

Więcej informacji ABB Contact Center tel.: 22 22 37 777 e-mail: kontakt@pl.abb.com www.abb.pl/napedy www.abb.com/plc www.abb.com/motors&generators www.abb.com/drivespartners ABB zastrzega sobie prawo do dokonywania zmian technicznych bądź modyfikacji zawartości niniejszego dokumentu bez uprzedniego powiadamiania. W przypadku zamówień obowiązywać będą uzgodnione warunki. ABB Sp. z o.o. nie ponosi żadnej odpowiedzialności za potencjalne błędy lub możliwe braki informacji w tym dokumencie. Zastrzegamy wszelkie prawa do niniejszego dokumentu i jego tematyki oraz zawartych w nim zdjęć i ilustracji. Jakiekolwiek kopiowanie, ujawnianie stronom trzecim lub wykorzystanie jego zawartości w części lub w całości bez uzyskania uprzednio pisemnej zgody ABB Sp. z o.o. jest zabronione. Copyright 2017 ABB Wszelkie prawa zastrzeżone 4120PL1508-W1_PL 2017