Environmentální návratnost
regulovaných pohonů s měniči frekvence
Elektrické motory spotřebují odhadem asi
65 energie v průmyslu; avšak přibližně
20 % této energie ztratí v důsledku nehos-
podárných metod používaných k regulaci je-
jich otáček (např. Čerpadlo nebo ventilátor
spotřebuje při polovičních otáčkách pouze
jednu čtvrtinu energie z celkově spotřebova-
né energie při jmenovitých otáčkách. studií uskutečněných
Technickou univerzitou v Tampere vyplývá,
že environmentální návratnost u téhož po-
honu v souvislosti s potenciálem globálního
oteplování (GWP Global Warming Poten-
tial) půl dne.
Za účelem snížení emisí lze optimalizovat
také samotný výrobní postup např. škrtící ventily, naklápění
žaluzií a klapek apod. využitím
modulárních součástek a dílů, které usnadňu-
jí montáž a pomohou optimalizovat montážní
postup při současném zvýšení efektivity vý-
roby a snížení zásob, zvláště v případě, kdy
je stejná součástka použita k výrobě různých
typů zařízení. Regulované poho-
ny (VSD) s měniči frekvence umožňují vy-
tvořit systém, kterém lze měnit a ovládat
napětí i frekvenci napájení elektrického mo-
toru, a přizpůsobit tak jeho otáčky skutečným
potřebám poháněného zařízení. Důvo-
dem to, měniče větších výkonů ušetří
podstatně větší množství energie, a tudíž mají
větší vliv snížení emisí CO2. Srovna-
telné množství elektřiny spotřebuje v průmě-
ru více než mil. Využití
VSD zejména pro regulaci otáček čerpadel
a ventilátorů v průmyslových odvětvích při-
náší velmi významné úspory. Údaje EPD pro měnič frekvence ABB typu ACS800, 250 emise
Dopad životní prostředí Porovnatelná jednotka Fáze
výroby
Fáze používání
potenciál globálního oteplování (GWP) CO2/kW 3,65 1,570
potenciál okyselování prostředí (AP) kmol H/kW 0,00 0,27
potenciál eutrofizace prostředí (EP) O2/kW 0,05 18,2
potenciál ničení ozonové vrstvy (ODP) CFC–11
/kW 0,00 0,00
tvorba přízemního ozonu (POCP) etylenu/kW 0,00 0,27
Tab. motoru, čerpadla, ventilátoru
apod. Naproti tomu environmentální ná-
vratnost (RNC) vyjádřena jako délka doby,
která třeba během používání výrobku ke
kompenzaci jednorázového zatížení životní-
ho prostředí v důsledku jeho výroby. Jinými slovy, pouhý půl-
den provozu pohonu lze plně vykompenzovat
uhlíkové emise vyprodukované při jeho vý-
robě. 2). Dalších úspor lze dosáhnout optimali-
zací použití pohonu. Problém tohoto
přístupu v tom, zaměřuje pouze na
výrobní postupy a vůbec nezohledňuje eko-
logický dopad budoucího používání zařízení
(tab. Toto snížení energetické spo-
třeby lze vyjádřit počtem dnů environmentální
návratnosti. Otáčky
motoru, a tudíž i poháněného zařízení, lze na-
stavit podle externích výrobních parametrů,
což průtok nebo teplota.
Tuto spotřebu lze snížit nejen optimalizací
regulace a účinnosti měniče frekvence, ale
také optimalizací účinnosti všech zařízení
v systému, tj.
Dobu environmentální návratnosti VSD ovliv-
ňuje pět hlavních faktorů:
– energetická spotřeba,
– výroba obvodových desek,
– konečná montáž,
– opláštění,
– kondenzátory.
Nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím
dobu environmentální návratnosti VSD je
energie spotřebovaná při provozu pohonu. U větších pohonů může snížená
energetická spotřeba motoru vykompenzovat
energii potřebnou k výrobě VSD méně než
jeden den provozu. Využití ekologických
Tab.
Za poslední desetiletí účinnost moto-
rů zvýšila v průměru o 3 další významné
úspory lze dosáhnout regulací jejich otáček
s měniči frekvence. Jde o dobu, kterou VSD potřebu-
je kompenzaci emisí CO2 vznikajících při
jeho výrobě.
Menších VSD s měniči frekvence samo-
zřejmě produkují méně emisí CO2 než větší
typy. Odhaduje se, regulo-
vané střídavé (AC) pohony dodané společ-
ností ABB pro čerpadla a ventilátory snížily
za posledních deset let energetickou spotřebu
přibližně o 170 TW·h ročně (obr.
Pro výrobu bude mít také stále větší vý-
znam výběr surovin. Méně významná je
jejich přeprava, nejde-li o přepravu leteckou. Výroba ob-
vodových desek představuje v této fázi nej-
větší ekologickou zátěž. Dopad životní prostředí pak „pře-
póluje“, protože pohon bude celou dobu
své životnosti snižovat emise motoru (tab. znamená, v násle-
dujících dnech provozu budou účinně snižovat
emise CO2, které jinak vznikaly při použití
méně hospodárných metod regulace.). Dosavadní EPD
neberou v úvahu úspory elektrické energie
dosažené během provozu zařízení. 1).
Při použití regulovaných pohonů lze u čer-
padel a ventilátorů snížit účty elektrickou
energii o 60 %.13ELEKTRO 3/2011
téma
cí, jak dlouho musí být zařízení v provozu,
než vykompenzuje uhlíkové emise vypro-
dukované při jeho výrobě.
Údaje o emisích z EPD ukazují, množ-
ství uhlíkových emisí při výrobě měniče frek-
vence ACS800 250 kW dosahuje 3,65 kg
CO2/kW nebo celkem 912,5 CO2/měnič
ACS800 250 kW. evropských domácností
za rok.
Regulované pohony s měniči frekvence
(VSD) jsou určeny k regulaci rychlosti moto-
ru takovým způsobem, aby při jeho provo-
zu spotřebovalo nejmenší množství elek-
trické energie. Snadná montáž může rovněž
zjednodušit demontážní postupy, což zname-
ná, součástky bude možné snadněji roztří-
dit pro jejich další možné využití. Naproti tomu však doba environmen-
tální návratnosti u větších typů kratší.
Environmentální prohlášení o produktu
(EPD) často používá k vyjádření dopadu
výroby životní prostředí. Výtah tabulky MET
Fáze Materiály Energie Toxicita
– výroba hmotnost (kg) vstupy hlavních
materiálů:
– recyklované
– plasty (kg)
– drahé kovy (kg)
– desky plošnými spoji elektronika
(kg, mm2
, vrstvy)
– využití vody postupech
– chemické látky (kg)
– objem (m3
)
– energetická spo-
třeba (kW·h)
u výrobních po-
stupů (výzkum
a vývoj, výrobní
zařízení a závod
podílející se
na jednom
výrobku)
– chemické látky použité
při výrobě (množství,
toxicita)
– emise výrobních
postupů
– materiály, které
je nutné sledovat
(třídit ukončení
životnosti)
. 1). Toto odpovídá průměrnému ročnímu
snížení emisí CO2 o více než 140 mil. Ekologická návratnost pro tři typy měničů frekvence ABB (předpoklady: pohon umožňuje
dosáhnout snížení energetické spotřeby čerpadla nebo ventilátoru)
Produkt Potenciál globál-
ního oteplování
(GWP)
Potenciál okyse-
lování prostředí
(AP)
Potenciál eutro-
fizace prostředí
(EP)
Tvorba přízem-
ního ozonu
(POCP)
(dny)
ACS140 (0,75 kW) 6,0 8,0 15,0
ACS350 (7,5 kW) 1,1 0,9 1,2 1,3
ACS800 (250 kW) 0,5 0,4 0,9 1,0
Tab. Zvýšením provozní
účinnosti průmyslových pohonů lze dosáh-
nout značných úspor, a pomoci tak snížit emi-
se CO2 (oxid uhličitý). Jsou dva hlavní způ-
soby, jak lze snížit spotřebu energie u elek-
trických motorů:
– použití účinného způsobu regulace otáček,
– zvýšení účinnosti samotných motorů.
Významným faktorem ovlivňujícím dobu
environmentální návratnosti pohonů VSD je
výroba elektronických komponent, při níž
vzniká více než emisí CO2. tun
