Leonardo ENERGY RU

Огромный потенциал для экономии электроэнергии

Большое разнообразие электродвигателей с широким спектром характеристик и выходной мощности делают их идеальным приводом для самых различных задач. На системы с электроприводом в ЕС приходится около 65% потребляемой электроэнергии. Следовательно, даже относительно небольшой прирост в эффективности (КПД) электродвигателей может в результате дать значительное снижение в потреблении электроэнергии как в рамках отдельного предприятия, так и в масштабе государства или сообщества государств.

• Переход на энергоэффективные электроприводы позволит снизить ежегодное потребление электроэнергии в масштабе всего современного ЕС на 202 ТВт*час.

• Данная избыточная электроэнергия соответствует 10 миллиардам Евро дополнительных эксплуатационных расходов и 79 млн. тонн в год выбросов углекислого газа.

• В подавляющем большинстве случаев системы энергоэффективных электроприводов имеют более низкие эксплуатационные расходы за весь срок службы (экономия может достигать 35% по сравнению с электроприводами старого типа).

Энергетические потери при работе электропривода могут подразделяться на несколько категорий:

• Электрические (джоулевы) потери: возникают из-за наличия сопротивления обмоток, токопроводных шин и замыкающих колец;

• Магнитные потери: возникают в результате эффекта гистерезиса, вихревых токов магнитных полей в стальных пластинах;

• Потери в паразитной нагрузке: возникают в результате нарушений в токе (утечки, гармоники, отклонения от заданных параметров и т. п.);

• Механические потери: возникают в результате воздействия силы трения;
• Потери в контактных щетках.

Более того, процент потерь возрастает, когда фактическая нагрузка двигателя сильно отличается от ее номинального значения.

Технические решения, направленные на повышение энергоэффективности систем электроприводов

• Уменьшение электрических потерь в обмотках за счет увеличения сечения проводников или за счет улучшения технологии изготовления обмотки;

• Уменьшение магнитных потерь за счет использования улучшенных магнитных сталей;

• Улучшение аэродинамики двигателей для уменьшения механических потерь;

• Уменьшение производственных допусков;

• Применение систем электронной коммутации для исключения потерь на контактах щеточного типа;

• Применение приводов с регулируемой скоростью в случаях, когда двигатель регулярно работает со скоростью вращения/вращательным моментом, отличающимся от номинального.

Сочетание или объединение перечисленных технических решений позволит создать технически лучшую из достижимого на текущий момент систему электропривода, которая также в абсолютном большинстве случаев будет иметь самые низкие суммарные эксплуатационные расходы за все время службы (стоимость срока службы).

Экономические и геополитические преимущества

Полное внедрение наилучших из имеющихся технических решений в системах электрических приводов могло бы в обеспечить экономию потребления электроэнергии масштабах ЕС около 202 ТВт*ч в год. Это соответствует 45000 МВт генерирующей мощности, что эквивалентно:

• 45 АЭС (1000 МВт)

• 130 ТЭС на минеральном топливе (350 МВт)

• Увеличению в 3,8 раз суммарной мощности всех ветровых генераторов (56,531 МВт с общим коэффициентом нагрузки 0,21%)

Такое решение имело бы для ЕС экологический, экономический и геополитический положительный эффект:

• Ежегодное сокращение выбросов в окружающую среду углеродных соединений на 79 миллионов тонн

• Значительное сокращение выбросов оксидов азота, двуокиси серы, тяжелых металлов и пыли

• Ежегодную экономию эксплуатационных расходов в €10 миллиардов, что значительно повысило бы конкурентоспособность европейской промышленности
• Экономию в €10 миллиардов капиталовложений на строительство новых электростанций
• Снижение зависимости от импорта минерального топлива

Препятствия на пути внедрения энергоэффективных систем электропривода

На долю энергоэффективных электродвигателей в ЕС приходится только 12% рынка. Если такие системы в абсолютном большинстве случаев имеют минимальные эксплуатационные расходы, то почему темп их внедрения такой низкий? Исследования показывают, что распространению высокоэкономичных двигателей существует ряд препятствий:

• Расстановка приоритетов: разница в энергоэффективности между отдельными системами электродвигателей кажется незначительной. Также замена только одного или двух электродвигателей является относительно несущественной мерой, поэтому, при отсутствии последовательной политики компании в этой области, потребуется более целесообразное решение. Легче заменить то, что уже имеется, чем осуществить модернизацию до более эффективного варианта. Более того, электродвигателям часто отводится низкий приоритет на «нетехнических» уровнях принятия решений.
• Недостаточная информированность: различия в энергоэффективности электродвигателей являются неоднозначными. Это недавно было подтверждено новыми международными стандартами.
• Раздельное финансирование: распорядитель бюджета на закупки электродвигателей часто является не тем, кто несет ежегодные расходы за техническое обслуживание. Частично это происходит по той причине, что большинство промышленных электродвигателей приобретается производителями комплексного оборудования, которые используют электродвигатели при изготовлении более крупных систем. И часто одним из основных стремлений таких производителей является снижение начальной закупочной цены. Также в рамках одной компании расходы на приобретение оборудования и на потребление энергии за срок службы часто оплачиваются по разным статьям.
• Существующие запасы: даже когда электродвигатель выходит из строя, большинство предприятий имеет на складе запасной того же типа и той же эффективности. Из практических соображений неисправный двигатель часто вместо замены ремонтируется, даже в том случае, если замена позволит снизить эксплуатационные расходы.
• Долгий срок службы: типовой срок службы электродвигателей составляет 20 лет, и замена старых электродвигателей, которые еще в рабочем состоянии, редко можно считать экономически обоснованной. Это также означает то, что непродуманное решение о приобретении будет иметь отрицательное воздействие на протяжении 20 лет.

Стандарт минимальной эффективности и другие нормы

В США сочетание принятых Агентством защиты окружающей среды Стандартов технических характеристик минимальной эффективности и введенной Национальной ассоциацией производителей электротехнического оборудования системы добровольной маркировки подтвердило свою целесообразность. На сегодняшний день в ЕС существуют только добровольные программы, результатом чего стала значительно меньшая доля энергоэффективных электродвигателей на рынке. Эта ситуация могла бы быть улучшена вводом Стандартов технических характеристик минимальной эффективности, которые убрали бы с рынка двигатели низших категорий эффективности (IE 1 и некоторые типы IE 2). По оценкам такая политика позволила бы Европе ежегодно экономить от 12 до 18 ТВт*ч. Это стимулировало бы производителей технически передового оборудования, так как они извлекали бы прибыль от инвестиций в исследования и разработки, а также создавали рабочие места в этой отрасли.

Механизмы экономического стимулирования

Механизмы непрямого экономического стимулирования ускоренного внедрения энергоэффективных систем электроприводов могли бы быть экономически выгодными для национальных правительств. Примерами таких мер могут служить налоговые льготы, поддержка предприятий оптовой торговли, занимающихся поставками таких систем, специальные контракты аренды, схемы возврата и замены устаревших электродвигателей, ввод системы торговли за кредиты на повышение эффективности.

Поддержка осуществления производителями исследований и разработок

Создание групп закупки продукции является хорошей практикой стимулирования исследований и разработок. Такие группы потребителей создали бы гарантированный рынок для производителей, способных разрабатывать новые изделия в соответствии с заданными характеристиками.

Помощь на уровне производства

Хороший результат могли бы дать государственные механизмы поддержки независимого энергетического аудита. Другим вариантом оказания помощи на уровне производства является продвижение инструментов принятия решения, таких как база данных электродвигателей EuroDEEM. Такие инструменты особенно полезны для малых и средних предприятий.

Популяризация принятия решений на основе оценки эксплуатационных расходов за срок службы

Популяризация принятия решения на приобретение оборудования на основе оценки суммарных эксплуатационных расходов за срок службы будет косвенным образом способствовать внедрению энергоэффективных систем электродвигателей, так как они, в большинстве случаев, имеют самую низкую эксплуатационную стоимость срока службы. Популяризация принятия решений на основе стоимости срока службы как основа политики предприятия могла бы быть включена в требования сертификации EMAS (схема аудита и экологического менеджмента). Практика принятия предприятием решений на основе стоимости срока службы может потом проверяться в процессе аудита на подтверждение сертификации EMAS. Аналогично, сертификация на соответствие стандарту энергетического менеджмента ISO50001 также могла бы включать раздел по практике принятия решений на основе оценки стоимости срока службы.
По материалам Серджио Феррейра, менеджера проекта «Электричество и энергетика» ресурса www.leonardo-energy.org

Метки: энергетика, энергоэффективность, эффективность электродвигателей