Transcript delar från Myrén & Co`s energiseminarium 2011-05

Claes Andersson, ABB Svensk försälning Motorer & drivsystem
Energibanta din motor
-trimma musklerna i din anläggning
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 1
Innehållsförteckning
Energieffektiva motordrifter
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 2

Effektiva motorer och reglermetoder betyder stora
besparingar

Andra fördelar med hög verkningsgrad i motorer och
reglering

Drivkrafter för effektivisering

Hur minska elkostnaderna i motordrifter?

Några exempel

Ny standard för att fastställa motorers verkningsgrad
Effektiva motorer och reglermetoder betyder stora
besparingar
LCC-fördelning elmotor
Underhåll 5%
Inköp
5%
El 90%
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 3

Dyrt att välja hög
verkningsgrad?
Varför effektivisera motordrifter?
Motordrifter motsvarar 40 % av Sveriges elförbrukning
Total elanvändning
131 TWh (Sverige)
Exempel Sverige
Bostäder
& service
71 TWh
Industrin
57 TWh
Övrigt
19 TWh
Motorer
38 TWh
Transporter
3 TWh

Effektiva motordrifter enkel väg till lägre elkostnad och miljöpåverkan

Rätt motor och dimensionering spar 1-10%

Rätt reglering spar 20-80%
Hur mycket går att spara i en motordrift?
Bättre systemdesign: 5–60 %

T.ex. grova och raka fläktkanaler
Varvtalsreglering istället för strypning: 20–80 %

Frekvensomriktare
Rätt motorstorlek: 5–30 %

Källa:
Department
Of Energy,
USA
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 5
Överdimensionering onödigt med bra motor
Uppgradering av komponentverkningsgrad: 2–10%

Välj produkter utifrån livscykelkostnaden
Exempel på skillnad mellan motorer
30 kW standardmotor (IE1)
30 kW HP-motor (IE3)
Η = 92,0 %
Η = 94,7 %
IE1-motorn ger:

6 600 kWh/år högre elförbrukning

Ökade CO2-utsläpp motsvarande en familjebil som går
1750 mil/år*.
* Baserat på Europagenomsnittet 0,5 kg CO2/kWh och 8500 drifttimmar/år
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 7
Ändring i effektuttag (P) när flöde minskas från
10 m3/s till 7 m3/s
Strypreglering
By pass
P= -18 %
P= -11 %
Start/stopp-reglering
Varvtalsreglering
Pumpen går
under 70% av
tiden
Pumpen
går ej
under
30% av
tiden
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 8
P= -55 %
P= -30 %
Andra fördelar med hög verkningsgrad
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 10

Mindre underhåll och längre livslängd tack vare lägre
temperatur i lindningar och lager

Lägre ljudnivå genom mindre kylbehov

Högre driftsäkerhet genom:

Bättre förmåga att klara överlaster

Bättre förmåga att klara onormala driftsituationer, som
underoch överspänning eller fasobalans

Bättre tolerans mot övertoner i spänning och ström
Fördelar med effektiv reglering
Frekvensomriktare
Optimal styrning och kontroll
genom varierande processer ger
bästa kvalitet på slutresultatet.
Kontrollerad
överlast vid behov.
Varvtal
Nominellt
Tid
Mjukstart av motorn ger
minimala underhållskostnader i både mekaniska
och elektriska system.
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 11
Lågt varvtal vid låg last.
Lägsta energikostnaden
och lägre buller.
Förlusterna växer bakåt längs kabeln
Strypreglering
M
h=0.4
h=0.9
h=0.4
h=0.75
P2 = 100 kW
P1 = 926 kW
Pförlust = 556 kW + 37 kW + 200 kW + 33 kW = 826 kW
Frekvensomriktardrift
f1
h=0.4
h=0.9
f2
h=0.8
M
h=0.8
P1 = 434 kW
Pförlust = 260 kW + 18 kW + 31 kW + 25 kW = 334 kW
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 12
P2 = 100 kW
Övergripande drivkrafter för effektivisering
Elpris på nordiska elbörsen Nordpool:
EUR/MWh (≈ öre/kWh)
120
Nord Pool, systempris
Vecka
100
Månad
Kvartal
80
År
60
?
40
20
Källa: Nord Pool, Svensk Energi
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 13
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
0
Övergripande drivkrafter för effektivisering
Begränsade energiresurser = långsiktigt stigande kostnader

Minskande bränsleresurser, globalt ökad efterfrågan och hårt
utnyttjad produktionskapacitet

Driver även på samhällets arbete för bl.a.
effektivisering
FNs klimatpanel -3000 forskares slutsatser:

Jorden 0,74°C varmare på 100 år

Större förändringar kommande 100 åren

> 90 % sannolikhet beroende på människan

CO2 anses vara största boven
-380 ppm jämfört med 180-300 ppm de senaste 650 000 åren
Sterns rapport (tidigare chef för Världsbanken):

© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 14
Åtgärda skadorna kommer kosta tiotals procent av BNP,
men att undvika merparten av skadorna kostar bara några
procent
CO2-halten jämfört med jordens medeltemperatur
CO2-halt
ppm koldioxid
390
370
350
330
310
290
270
250
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
Avvikelse i jordens medeltemp (˚C)
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 15
1980
2000
Temperatur
Omvärldsbeskrivning industri
Elkostnadernas andel av förädlingsvärdet
%
18
16
14
12
10
8
6
4
2
nd
us
tri
vr
i
Ö
Jo
rd
/s
te
n
nk
lr
af
f in
ad
er
ie
r
Ke
m
ii
ru
vo
r
G
tå
l /m
et
al
l
Jä
rn
/s
M
as
sa
/p
ap
pe
r
0

© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 16
Elkostnaderna minskar resultatet rakt av
– energieffektivitet en allt viktigare konkurrensfördel
Stora potentialer återstår


© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 17
Mindre industrier kan ofta halvera sin elanvändning

Enligt bl.a. forskare från Linköping som studerat ca 200 företag

Ventilation och tomgångsförluster ofta bästa potentialerna
Tunga industrin har jobbat länge med effektivisering

Trots det många drifter med stora förluster

Exempel från ABB:s energianalyser: besparingspotentialen är 41
% i snitt (återbetalningstiden = 0,3–3,5 år, oftast omkring 1 år
(motor och/eller frekvensomriktare)
Hur minska elkostnaderna i motordrifter?
Helhetsgrepp på hela anläggningen

Kräver arbetsgrupp och/eller inhyrd kompetens

Bäst chans till systemoptimering

Krav inom PFE (Program för energieffektivisering i tung
industri)
Energianalys av väl valda motordrifter

Pumpar & fläktar har ofta stor del av elkostnaden och goda
potentialer
–varvtalsreglera!

Använd enkel mjukvara eller kräv analys från leverantörer
Trimning av befintliga system, t.ex.:
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 18

Remdrifter: 5-20 % besparing

Ändra pump- och fläkthjul
Tips inför val av motorer

Ha en policy för inköp och
omlindning

Skillnaden i verkningsgrad
0–5 %-enheter

Några månaders elkostnad
motsvarar inköpspriset

Lönsamt välja effektivaste
motorn vid drift mer än
halva året

Ta hjälp av dataprogram
eller EU:s verkningsgradsklassning

IE3 = högsta klassen
Enkla program för egna beräkningar

PumpSave
för jämförelse mellan olika
reglermetoder i pumpsystem

FanSave
för jämförelse mellan olika
reglermetoder i fläktsystem

EffSave
för jämförelse mellan motorer
med olika verkningsgrad
www.abb.se/motorer&drivsystem
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 20
Energi- och miljöanalys
Standardkoncept:
Information hos företaget

© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 21

Beskrivning av läget och trender
på energiområdet

Beskrivning av generella
lösningar och
besparingspotentialer

Exempel från tidigare fall

Rundvandring i anläggningen

Val av 3-5 drifter att analysera

Mätning av driftdata vid behov

Analys

Uppföljande mätning

Rapport och presentation hos
företaget
Referensfall
315 kW primärluftfläkt på
värmeverk
Tidigare:

Drifttid: 4500 h/år

Flöde: 30-100 % (jämnt
fördelat)

Elpris: 75 öre/kWh
Åtgärd:
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 22
Ledskenereglering
Frekvensomriktare

30 % minskad elanvändning

126 ton mindre CO2/år

Återbetalningstid 1,6 år
Referensfall från sågverk
2 stegmatare (stegvis matning
av stockar i höjd- och sidled)
Tidigare:
Hydrauliska drifter
med en motor à 22 kW per
stegmatare.
Idag:
Elektriskt drivsystem med
en frekvensomriktare och en
motor
à 22 kW per stegmatare.
300
286

250
200
150
kWh
100
50
0
Hydrauldrift
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 23
42
Eldrift
-85 % el
(mätt 36 tim, 9000 stockar)
Exempel
260 kW matarvattenpump på
värmeverk


© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 24
Tidigare: överdimensionering
och strypreglering

Drifttid: 8000 h/år

Flöde: 30–80 %

Elpris: 75 öre/kWh
Åtgärd: frekvensomriktare
+ ny processmotor (motsv. eff1)

40 % minskad elanvändning

253 ton mindre CO2/år

Återbetalningstid 0,9 år
Referensfall


© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 25
Tidigare: Växelvis en eller två kompressorer

Flöde: 90 eller 110 %

Drifttid 8000 h/år

Elpris: 50 öre/kWh
Idag: Varvtalsreglering, mestadels 90 % (en kompressor) men
periodvis upp till 120 %

Elbesparing ca 454 000 kWh/år – motsv. 227 000 kr/år

Återbetalningstid ca 1,4 år

Minskat behov av kylning av kompressorerna
Länssjukhuset Ryhov
Sparar miljoner med nya motorer och drivsystem

Länssjukhuset Ryhov hade 30 fläktar med
skovelvinkelreglering och 75 kW-motorer från 80-talet.

Åtgärd: Installation av frekvensomriktare och IE2-motorer
Resultat
” Vi har kanske tio procent av
underhållsjobbet idag mot
tidigare”
Bengt Jönsson,
Ryhovs länssjukhus

Elanvändningen minskade 29 %

Total elbesparing 3,7 miljoner sek/år

ACH550 har 25 % lägre övertonshalt jämfört med
traditionella frekvensomriktare.
Ny klassning av verkningsgrader: IEC60034-30
IE1, IE2, IE3
1996
2008
η (%)
η (%)
IE4, ..
IE3
IE2
Eff1
IE1
Eff2
Eff3
Effekt
Spänning
kW
V
1,1-90
400
Poltal
2, 4
Effekt
Spänning
kW
V
0,75-375
≤1000
Poltal
2, 4, 6
Efter glödlamporna: Nu ska motorer bli effektivare
EU-beslut 22 juli 2009

Ekodesign-direktivet = EU-beslut om lägsta
energiprestanda för vissa produktgrupper

EU tog beslut om Ekodesign-krav på motorer 22 juli 2009
2011
2015
2017
16 juni
1 jan
1 jan
Krav på minst IE2
Krav på IE3
7,5-375 kW
Krav på IE3
0,75-375 kW
(IE2 vid varvtalsreglering)
(IE2 vid varvtalsreglering)
Ny IEC-standard
För att fastställa verkningsgraden

Gäller sedan september 2007

Visar i högre grad motorns verkliga
verkningsgrad

Gör att det nya värdet på verkningsgraden
på en viss motor blir något lägre
= Viktigt att kolla vilken verkningsgrad som anges!
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 29

Skillnaden mellan effektiva och ineffektiva motorer
kommer att öka

Eff-klassningen utgår fortfarande från de gamla
verkningsgradsvärdena
Exempel på skillnader
Nya och gamla metoden
Motor
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 30
Gamla testmetoden
IEC 60034-2: 1996
Nya testmetoden
IEC 60034-2-1: 2007
7.5 kW, 2 poler
88.4%
87.9%
11 kW, 4 poler
90.9%
90.3%
160 kW, 4 poler
96.0%
95.4%

ABB kommer tills vidare att redovisa både det gamla och
nya värdet.

Under 2009 beräknas efterföljare till Eff-klassningen
introduceras.
Sammanfattning

Elpriset tillsammans med samhällets morötter och piskor
kommer bara att göra effektivisering än mer nödvändigt

Bra verkningsgrad & reglering ger:

© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 32

Sänkta energikostnader

Mindre underhåll och längre livslängd

Högre driftsäkerhet

Bättre prestanda och kontroll i produktionen

Lägre ljudnivå

Mindre miljöbelastning
Ny standard för motorers verkningsgrad
– se till att jämföra äpplen och äpplen
Sammanfattning
Hur kan ABB hjälpa till?
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 33

Energi- & miljöanalyser

Lättanvända analysverktyg på
www.abb.se/motorer
&drivsystem

Beskriva tekniska möjligheter
och goda exempel

Guidning bland standarder,
samhällets styrmedel m.m.

Tips för policy för inköp,
underhåll m.m.

Utbildning

Bollplank

Produkter, system och
erfarenhet av tillämpningarna
© ABB Group
April 8, 2015 | Slide 34