W jaki sposób Europa może zaoszczędzić 5 procent energii?

Dwa badania przeprowadzone przez Instytut Fraunhofera ds. Technologii Chemicznej (ICT) pokazują, że zastosowanie przetwornic częstotliwości w silnikach elektrycznych mogłoby przynieść potężną redukcję zużycia energii elektrycznej w całej Unii Europejskiej.

W 2021 r. silniki elektryczne zużyły 46 proc. całej energii elektrycznej w Europie. Aż 70 proc. z tego zapotrzebowania wynikało z pracy takich urządzeń jak pompy, wentylatory i sprężarki. Wiele z nich pracuje ze stałą prędkością obrotową, co sprawia, że ich wydajność jest niska w warunkach zmiennego obciążenia.

Eksperci niemieckiego instytutu Fraunhofer ICT wskazują, że dostosowanie prędkości do rzeczywistego zapotrzebowania za pomocą przetwornic częstotliwości pozwoliłoby na znaczną poprawę efektywności tych urządzeń.

REKLAMA

Przetwornica częstotliwości jako klucz do oszczędności

Przetwornica częstotliwości reguluje prędkość obrotową silnika, dopasowując ją do bieżących potrzeb. W zależności od rodzaju urządzenia i profilu jego pracy możliwe jest osiągnięcie oszczędności energii od 10 do nawet 70 proc. Badania objęły silniki elektryczne o mocach od 0,37 kW do 1300 kW używane m.in. w systemach HVAC, pompach wodnych i ściekowych czy sprężarkach w zastosowaniach przemysłowych.

Zgodnie z informacjami przekazanymi przez Instytut Fraunhofera ds. Technologii Chemicznej (ICT) około 50 proc. pomp i 40 proc. wentylatorów w Unii Europejskiej nadal pracuje ze stałą prędkością. Zastosowanie przetwornic częstotliwości mogłoby szczególnie poprawić efektywność w pompach do wody słodkiej, gdzie możliwe jest zaoszczędzenie od 18 do 24 proc. energii.

W przypadku urządzeń pracujących ze stałym obciążeniem, takich jak pompy w basenach czy do transportu ścieków, przetwornice nie przynoszą istotnych oszczędności. Jednak nawet tam możliwe są korzyści, np. dzięki zastosowaniu mniejszych, szybszych urządzeń o zmiennej prędkości – pracują one o 5 do 10 proc. wydajniej niż większe jednostki o stałej prędkości.

Oszczędności energii to również mniej emisji

Zastosowanie przetwornic częstotliwości według materiału źródłowego mogłoby pozwolić na oszczędność nawet 140 TWh energii rocznie, co oznaczałaby redukcję emisji CO2 o około 38 mln ton i emisji towarzyszącej spaleniu o 14,2 mld litrów oleju napędowego. Przypomnijmy, że wymienione wcześniej 140 TWh odpowiada ok. 5 proc. całkowitego zużycia energii elektrycznej w UE – mówimy tu więc o ogromnej redukcji zużycia i oszczędnościach.

REKLAMA

ABB wdraża energooszczędne rozwiązania

W białej księdze ABB przedstawiono pogłębioną analizę zastosowania napędów o zmiennej prędkości (VSD) w systemach działających ze stałym obciążeniem – obszarze dotąd marginalizowanym w kontekście efektywności energetycznej.

Na podstawie badań Fraunhofer ICT ABB wskazuje konkretne typy urządzeń, które mimo pracy w trybie stałym mogą znacząco obniżyć zużycie energii. W przypadku pomp nawet 97 proc. pomp basenowych i ponad 90 proc. pomp ściekowych działa w stałym trybie. Problemem jest częste przewymiarowanie tych urządzeń, które projektuje się z 20-25-letnim horyzontem eksploatacji.

Zamiast klasycznego dławienia przepływu zaworem zastosowanie VSD pozwala precyzyjnie dopasować prędkość obrotową do rzeczywistego zapotrzebowania, eliminując straty i obciążenia mechaniczne. Podobnie w wentylatorach, które często przewymiarowuje się z uwagi na zapas mocy w systemach filtracyjnych, VSD umożliwia dynamiczne dostosowanie pracy do poziomu zatkania filtrów, co przekłada się na średnio 10 proc. oszczędności energii na jednostkę.

ABB podkreśla, że to nie tylko teoria: opisywane mechanizmy mają praktyczne zastosowanie i zostały szczegółowo przebadane na typowych instalacjach przemysłowych i budynkowych w Unii Europejskiej.