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. motoru, čerpadla, ventilátoru
apod. Snadná montáž může rovněž
zjednodušit demontážní postupy, což zname-
ná, součástky bude možné snadněji roztří-
dit pro jejich další možné využití. U větších pohonů může snížená
energetická spotřeba motoru vykompenzovat
energii potřebnou k výrobě VSD méně než
jeden den provozu. Dalších úspor lze dosáhnout optimali-
zací použití pohonu. Důvo-
dem to, měniče větších výkonů ušetří
podstatně větší množství energie, a tudíž mají
větší vliv snížení emisí CO2. Jde o dobu, kterou VSD potřebu-
je kompenzaci emisí CO2 vznikajících při
jeho výrobě. 1). Využití ekologických
Tab.
Pro výrobu bude mít také stále větší vý-
znam výběr surovin.
Nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím
dobu environmentální návratnosti VSD je
energie spotřebovaná při provozu pohonu.
Při použití regulovaných pohonů lze u čer-
padel a ventilátorů snížit účty elektrickou
energii o 60 %. Toto snížení energetické spo-
třeby lze vyjádřit počtem dnů environmentální
návratnosti. Dopad životní prostředí pak „pře-
póluje“, protože pohon bude celou dobu
své životnosti snižovat emise motoru (tab. Výroba ob-
vodových desek představuje v této fázi nej-
větší ekologickou zátěž. Jsou dva hlavní způ-
soby, jak lze snížit spotřebu energie u elek-
trických motorů:
– použití účinného způsobu regulace otáček,
– zvýšení účinnosti samotných motorů.
Environmentální prohlášení o produktu
(EPD) často používá k vyjádření dopadu
výroby životní prostředí. Využití
VSD zejména pro regulaci otáček čerpadel
a ventilátorů v průmyslových odvětvích při-
náší velmi významné úspory. Jinými slovy, pouhý půl-
den provozu pohonu lze plně vykompenzovat
uhlíkové emise vyprodukované při jeho vý-
robě. Dosavadní EPD
neberou v úvahu úspory elektrické energie
dosažené během provozu zařízení. 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. znamená, v násle-
dujících dnech provozu budou účinně snižovat
emise CO2, které jinak vznikaly při použití
méně hospodárných metod regulace. škrtící ventily, naklápění
žaluzií a klapek apod.
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. Otáčky
motoru, a tudíž i poháněného zařízení, lze na-
stavit podle externích výrobních parametrů,
což průtok nebo teplota. Naproti tomu však doba environmen-
tální návratnosti u větších typů kratší.
Tuto spotřebu lze snížit nejen optimalizací
regulace a účinnosti měniče frekvence, ale
také optimalizací účinnosti všech zařízení
v systému, tj. Čerpadlo nebo ventilátor
spotřebuje při polovičních otáčkách pouze
jednu čtvrtinu energie z celkově spotřebova-
né energie při jmenovitých otáčkách.
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. Méně významná je
jejich přeprava, nejde-li o přepravu leteckou. 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. 2). 1).). 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. tun. Srovna-
telné množství elektřiny spotřebuje v průmě-
ru více než mil.
Dobu environmentální návratnosti VSD ovliv-
ňuje pět hlavních faktorů:
– energetická spotřeba,
– výroba obvodových desek,
– konečná montáž,
– opláštění,
– kondenzátory. 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. Toto odpovídá průměrnému ročnímu
snížení emisí CO2 o více než 140 mil.
Menších VSD s měniči frekvence samo-
zřejmě produkují méně emisí CO2 než větší
typy. Zvýšením provozní
účinnosti průmyslových pohonů lze dosáh-
nout značných úspor, a pomoci tak snížit emi-
se CO2 (oxid uhličitý). evropských domácností
za rok. 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. 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)
. Problém tohoto
přístupu v tom, zaměřuje pouze na
výrobní postupy a vůbec nezohledňuje eko-
logický dopad budoucího používání zařízení
(tab.13ELEKTRO 3/2011
téma
cí, jak dlouho musí být zařízení v provozu,
než vykompenzuje uhlíkové emise vypro-
dukované při jeho výrobě. 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.
Za účelem snížení emisí lze optimalizovat
také samotný výrobní postup např. 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 poslední desetiletí účinnost moto-
rů zvýšila v průměru o 3 další významné
úspory lze dosáhnout regulací jejich otáček
s měniči frekvence.
Významným faktorem ovlivňujícím dobu
environmentální návratnosti pohonů VSD je
výroba elektronických komponent, při níž
vzniká více než emisí CO2
