Zhruba 70 % spotřeby elektrické energie v průmyslu mají na svědomí motory pohánějící stroje a zařízení. I proto vysoké ceny energií nutí výrobní sektor hledat úspory doslova v každém koutu provozu. A jednou z oblastí, v níž se dá poměrně dobře šetřit, jsou chladicí a ventilační systémy, respektive jejich pohony.
Revizí a následnou úpravou či modernizací pohonů v oblasti chladicích a ventilačních systémů mohou firmy snížit spotřebu energie řádově až o desítky procent. Takovou hloubkovou revizi má za sebou například laboratoř pro fyziku částic CERN (Conseil Européen pour la recherche nucléaire — Evropská organizace pro jaderný výzkum), které se díky auditu energetické účinnosti chladicích a ventilačních systémů podařilo snížit spotřebu těchto zařízení o 17,4 % a uspořit tak 30 GWh, což odpovídá spotřebě téměř 20 tisíc domácností. CERN v rámci této kontroly spolupracoval se společností ABB, která energetické audity provádí i v Česku. „Máme za sebou už hodně studií v průmyslových provozech. V drtivé většině případů jsme detailní analýzou veškerých strojů a zařízení našli energetická úzká hrdla a připravili plán úspor, který pokud se realizoval, vedl k poměrně razantnímu snížení spotřeby energie,“ vysvětluje za ABB Naděžda Pavelková, seniorní technická konzultantka se zaměřením na pohony.
Nové motory mají větší účinnost
Spotřebu elektrické energie v rámci topných, chladicích a ventilačních systémů lze snížit například náhradou (výměnou) samotného motoru. Technologie se totiž neustále posouvají kupředu a u motorů je jedním z trendů, podpořeným i evropskou legislativou, zvyšování účinnosti. „Pokud zjistíme, že motor, který pohání systém, má účinnost například 87 %, tak je jasné, že už jen jeho prostou výměnou za novější typ s vyšší účinností lze výrazně ušetřit, protože účinnost stoupne třeba na více než 94 %,“ říká dále Naděžda Pavelková s tím, že takovou výměnou prošly motory právě v CERNu. A k tomu připojuje údaje z případové studie od průmyslového klienta, kdy výměnou původního, celoročně provozovaného 30kW motoru s účinností 91,4 % za nový stoupla při stejném výkonu účinnost na 94,9 %. „Díky této vyšší účinnosti došlo k úspoře 10 604 kW/rok, což se kromě skutečně nižších výdajů za energii projevilo i ve velmi rychlé návratnosti investice během 15 měsíců.“
Pomůže také regulace
Druhou technologickou cestou, jak snížit spotřebu elektrické energie při provozu chladicích či ventilačních zařízení, je regulace otáček motoru v závislosti na průtoku média. V mnoha provozech se zatím podle potřeby reguluje průtok například škrcením či bypassem, ale motor připojený k síti s konstantní frekvencí 50 Hz běží bez regulace, neustále na plné otáčky. U zařízení, která jsou v provozu celoročně a kde dochází často ke snižování maximálního průtoku, má tedy smysl k motoru přidat měnič, s jehož pomocí lze regulovat frekvenci napájecího napětí. Díky němu je možné ovlivňovat rychlost otáček a přímo tak optimalizovat daný průtok. Podle Naděždy Pavelkové jsou klíčovými výhodami měničů frekvencí kromě samotné regulace otáček také klidné rozběhy motorů bez 5—7násobků jmenovitého proudu při startu, prodloužení životnosti motorů či snížení mechanického opotřebení navazujících zařízení. Vzhledem k tomu, že měniče mají své funkce zabudované přímo v sobě, odpadá také potřeba vybavovat chladicí či ventilační systémy externím PLC (programmable logic controller — programovatelný logický automat). Zařízení lze zároveň spravovat buď skrze integraci do nadřazených řídicích systémů, nebo online přes cloudovou servisní službu. Měniče je tedy možné spravovat vzdáleně a také je v případě poruchy na dálku diagnostikovat. To je důležité zejména u odloučených pracovišť, jako jsou čističky odpadních vod či zavlažovací stanice. V takových lokalitách vede logicky vzdálená možnost diagnostiky ke zvýšení produktivity, optimalizaci výkonu a redukci času k opravě. „Například v rámci sebeopravy čerpadla se může motor díky měniči začít otáčet střídavě po směru i proti směru hodinových ručiček a zkusit tak uvolnit ucpaninu. A funkce řízení hladiny, která se uplatňuje hlavně při plnění a vyprazdňování jímek odpadních vod, dokáže kromě správy hladinu také sledovat a náhodně měnit její úroveň v rozsahu nastaveném uživatelem. Tím se zabraňuje usazování sedimentu na stěnách, protože strmá akcelerační rampa při startu vytváří proplachovací efekt čistící potrubí,“ říká dále technická konzultantka s tím, že při auditech energetické náročnosti provozů se ABB na přítomnost či správnou konfiguraci měničů detailně zaměřuje. V současné době je podle Naděždy Pavelkové vybavování asynchronních motorů těmito zařízeními také velkým trendem, protože ceny elektřiny během několika minulých let výrazně rostly. A zatímco u asynchronních motorů je předsazení měniče vítanou možností, tak například u synchronních reluktančních motorů s nejvyšší účinnostní třídou jsou měniče nutností, bez nich se vzhledem k odlišné konstrukci rotoru vůbec nerozběhnou. „Typickými aplikacemi jsou pro ně právě pohony čerpadel a ventilátorů, které mají kvadratickou zatěžovací charakteristiku, ale mohou pohánět i dopravníky s konstantním zátěžovým momentem,“ vysvětluje a na závěr dodává, že i u těchto typů pohonů je dobré sledovat, zda je sestava motor–měnič dobře dimenzovaná na konkrétní aplikaci. /Kristina Kadlas Blümelová/
