ABB drives για τη βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας April 1, 2013 Slide 1
Η ενεργειακή πρόκληση σήμερα Αυξανόμενη ζήτηση Ευρώπη και Β. Αμερική 5.4% 26% Κίνα 94% 177% Πρόβλεψη IEA 2007-30 Αύξηση στη ζήτηση πρωτογενούς ενέργειας Αύξηση στη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας April 1, 2013 Slide 2 Μέση Ανατολή και Αφρική 89% 140% Ινδία 116% 261%
Η ενεργειακή πρόκληση σήμερα Ηλεκτρισμός, παγκοσμίως η δημοφιλέστερη μορφή ενέργειας IEA Current Policies Scenario: Περιλαμβάνει κυβερνητικές πολιτικές και μέτρα που υιοθετήθηκαν ή τέθηκαν σε εφαρμογή έως τα μέσα του 2010 Αύξηση στην παγκόσμια κατανάλωση πρωτογενούς και ηλεκτρικής ενέργειας με τις εφαρμοζόμενες μέχρι σήμερα πολιτικές και μέτρα Πηγή: ιεθνής Οργανισμός Ενέργειας (ΙΕΑ), World Energy Outlook 2010 Ποσοστιαία αύξηση της ζήτησης 200 Ηλεκτρική ενέργεια +90% 180 160 140 120 Πρωτογενής ενέργεια +47% 100 2008 2020 2035 April 1, 2013 Slide 4
Η ενεργειακή πρόκληση σήμερα Η ανατροπή της ισορροπίας μεταξύ ανάπτυξης, κατανάλωσης ενέργειας και ατμοσφαιρικής ρύπανσης Για να επιτύχουμε, η ανθρωπότητα πρέπει: Να σπάσει το δεσμό μεταξύ οικονομικής ανάπτυξης και κατανάλωσης ενέργειας Να αποσυνδέσει την κατανάλωση ενέργειας από την ατμοσφαιρική ρύπανση Ενεργειακή αποδοτικότητα Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας April 1, 2013 Slide 5
Μείωση των ατμοσφαιρικών εκπομπών ρύπων Ενεργειακή αποδοτικότητα και μείωση εκπομπών CO 2 Παγκόσμια μείωση εκπομπών CO 2 με την εφαρμογή του σεναρίου 450 Policy Scenario σε σχέση με τις σημερινές πρακτικές Πηγή: ιεθνής Οργανισμός Ενέργειας (ΙΕΑ), World Energy Outlook 2010 Εκπομπές CO 2 (Gigatonnes) 40 Σημερινή τάση 48% Ενεργειακή αποδοτικότητα 30 20 450 Policy Scenario Η ενεργειακή αποδοτικότητα θα συμβάλλει κατά 71% ως το έτος 2020 Η συγκέντρωση αερίων του θερμοκηπίου σταθεροποιείται στα 450 ppm, κάτι που πιθανότατα θα οδηγήσει σε παγκόσμια αύξηση του μέσου όρου θερμοκρασίας κατά 2 C στον αιώνα που ζούμε. Ισοδύναμο με μείωση των εκπομπών CO 2 κατά τουλάχιστον 50% μέχρι το 2050 σε σχέση με το 2010 2008 2020 2035 21% Α.Π.Ε. (3%) Βιοκαύσιμα 8% Πυρηνική ενέργεια 19% CCS* *Carbon capture and storage April 1, 2013 Slide 6
Ενεργειακή αποδοτικότητα και ABB drives Επιτυγχάνουμε περισσότερα χρησιμοποιώντας λιγότερα Tähän joku kiva kuva! ύο τρίτα της παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούνται από ηλεκτρικούς κινητήρες. Οι ρυθμιστές στροφών (Variable Speed Drives ή VSD's ή Drives) ρυθμίζουν την ταχύτητα ενός κινητήρα και μπορούν να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας από 30% ως 50% σε ένα πλήθος εφαρμογών. Όλο και περισσότερες εφαρμογές θεωρούνται κατάλληλες για τη χρήση VSDs καθώς το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται Η τάση είναι να κινηθούμε σε εφαρμογές, και συνεπώς εξοπλισμό, μικρότερης ισχύος April 1, 2013 Slide 7
Ενεργειακή αποδοτικότητα και ABB drives Παγκόσμιες αγοραστικές τάσεις Η παγκόσμια αγορά το έτος 2010 Περισσότεροι από 28 εκατομμύρια ηλεκτρικοί κινητήρες ισχύος 0,75 ως 22 kw αγοράστηκαν μέσα στο έτος* Ο αντίστοιχος όγκος LV AC Drives ισχύος 0,75 ως 22 kw ήταν περίπου 7,8 εκατομμύρια τεμάχια* Κάποια από αυτά τα drives χρησιμοποιήθηκαν με κινητήρες που προϋπήρχαν Συμπερασματικά, λιγότερο από 25% των νέων κινητήρων που κυκλοφορούν στην παγκόσμια αγορά λειτουργεί σε συνεργασία με VSD's * Πηγή: IMS statistics 2010 April 1, 2013 Slide 8
Ενεργειακή αποδοτικότητα και ABB drives Επιτυγχάνουμε περισσότερα χρησιμοποιώντας λιγότερα Στις μέρες μας το πλέον κοινό αλλά και διαδεδομένο σύστημα ελέγχου μίας αντλίας ή ενός ανεμιστήρα είναι να αφήνουμε τον κινητήρα να «τρέχει» στην ονομαστική του ταχύτητα και να «στραγγαλίζουμε» την έξοδό του προς την αντλία ή τον ανεμιστήρα. Το μηχανικό ανάλογο αυτής της μεθόδου ελέγχου είναι το παράδειγμα ενός αυτοκινήτου, του οποίου την ταχύτητα μεταβάλλουμε, φρενάροντας λιγότερο ή περισσότερο, ενώ ταυτόχρονα το άλλο μας πόδι είναι μονίμως «κολλημένο» πάνω στο γκάζι. Ακόμα η πλειονότητα των ηλεκτρικών κινητήρων είναι στις μέρες μας υπέρ - διαστασιολογημένοι με αποτέλεσμα η ονομαστική ροή μιας αντλίας ή ενός ανεμιστήρα να απαιτείται σπάνια ή ποτέ. Σε αυτές τις περιπτώσεις ο έλεγχος της ταχύτητας του ηλεκτρικού κινητήρα εξοικονομεί ενέργεια και καταπονεί λιγότερο τα μηχανικά τμήματα του συστήματος April 1, 2013 Slide 9
Ενεργειακή αποδοτικότητα και ABB drives Κατανάλωση ενέργειας και μέθοδοι ελέγχου αντλίας 100 80 Απαιτούμενη ισχύς (%) 60 40 20 Αντλία (ιδανική) "Στραγγαλισμός" VSD Έλεγχος "On-Οff" DOL 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ροή (%) Ο κατασκευαστής δίνει την χαρακτηριστική καμπύλη λειτουργίας της αντλίας που είναι ιδανική Η καμπύλη απευθείας εκκίνησης (DOL) χρησιμοποιείται όταν δεν υπάρχει κανένας έλεγχος της ροής Η καμπύλη της μεθόδου «στραγγαλισμού» εξαρτάται από τη βαλβίδα (διαστάσεις, ποιότητα υλικού κλπ.) Με τη μέθοδο ελέγχου On-Off η αντλία είτε είναι σταματημένη ή λειτουργεί με ονομαστική ταχύτητα, άρα και ροή Με τη μέθοδο ελέγχου με VSD η καμπύλη λειτουργίας πλησιάζει την ιδανική χαρακτηριστική της αντλίας και υπολείπεται μόνο στις απώλειες (βαθμός απόδοσης) του drive
Ενεργειακή αποδοτικότητα και ABB drives Κατανάλωση ενέργειας και μέθοδοι ελέγχου αντλίας 100 80 Power required (%) 60 40 Pump (theoretical) Throttling VSD On-off control DOL 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Flow (%) Παράδειγμα πραγματικής αντλίας Αντλία, οδηγείται από κινητήρα 10 kw, που εκκινεί με τη μέθοδο απευθείας εκκίνησης (DOL) και λειτουργεί στην ονομαστική συχνότητα (50 Hz) και ταχύτητα και «στραγγαλίζεται» στην έξοδο από μια βαλβίδα. Η στραγγαλιστική βαλβίδα είναι μονίμως ανοικτή κατά 70% και συνεπώς η ροή είναι 70% της ονομαστικής. Χρησιμοποιώντας το προηγούμενο διάγραμμα έχουμε: Με τη μέθοδο «στραγγαλισμού» η ισχύς είναι 78% της ονομαστικής Με έλεγχο με VSD, η ισχύς είναι 78% της ονομαστικής April 1, 2013 Slide 11
Ενεργειακή αποδοτικότητα και ABB drives Κατανάλωση ενέργειας και μέθοδοι ελέγχου αντλίας Παράδειγμα πραγματικής αντλίας (συνέχεια) Η αντλία λειτουργεί 48 εβδομάδες το χρόνο 24/7, έτσι οι ώρες ετήσιας λειτουργίας είναι 24 h*7*48= 8064 h Η κατανάλωση ενέργειας με τις δύο μεθόδους ελέγχου είναι Έλεγχος με «στραγγαλισμό» => 78% * 10 kw * 8064 h = 62899 kwh Έλεγχος με VSD => 40% * 10 kw * 8064 h = 32256 kwh Η μέση τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας στη χώρα μας τείνει να είναι 0,1 /kwh Επομένως, το ετήσιο κόστος ενέργειας είναι: Για έλεγχο με «στραγγαλισμό» = 6290 Για έλεγχο με VSD = 3226 Ετήσια εξοικονόμηση = 3064 Απόσβεση επένδυσης = Κόστος drive 11 kw (1.600 ) / (3064 /έτος) = 0,5 έτη April 1, 2013 Slide 12
ABB drives και εξοικονόμηση ενέργειας Η εγκατεστημένη βάση των drives της ΑΒΒ εξοικονόμησε περίπου 310 TWh το έτος 2011, ισοδύναμο με την ετήσια κατανάλωση περίπου 75 εκατομμυρίων νοικοκυριών στην ΕΕ των 27.. Υποθέτοντας ότι διαφορετικά αυτά τα 310 TWh θα είχαν παραχθεί από συμβατικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιούν σαν πρώτη ύλη οργανικά ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, λιγνίτη κλπ.) μπορούμε να ισχυριστούμε ότι τα drives της ΑΒΒ μείωσαν τις εκπομπές CO 2 το 2011 κατά 260 εκατομμύρια τόνους, ανάλογο με τις εκπομπές περίπου 65 εκατομμυρίων επιβατικών αυτοκινήτων.. April 1, 2013 Slide 13
Παράδειγμα Αντλίες ενυδρείου Απαίτηση Η διατήρηση της καλής υγείας των «κατοίκων» της δεξαμενής, απαιτεί τη συνεχή άντληση νερού στην κατάλληλη θερμοκρασία. Λύση Εννέα ABB drives ισχύος 7,5 ως 18,5 kw Οφέλη Εξοικονόμηση ενέργειας Αξιοπιστία Ελαχιστοποίηση του χρόνου εγκατάστασης και επισκευής των αντλιών April 1, 2013 Slide 14
Παράδειγμα Αντλίες και ανεμιστήρες σε μονάδα παραγωγής γαλακτοκομικών προϊόντων Απαίτηση Έλεγχος της θερμοκρασίας κατά τη διαδικασία παραγωγής Λύση Τρεις «πύργοι ψύξης» με ανεμιστήρες ισχύος 18,5 kw, οι κινητήρες των οποίων οδηγούνται από ABB drives Μια αντλία λυμάτων ισχύος 11 kw, ο κινητήρας της οποίας οδηγείται από ένα ABB drive Οφέλη Εξοικονόμηση ενέργειας Ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας April 1, 2013 Slide 15
Παράδειγμα Ανεμιστήρες κλιματιστικών μονάδων νοσοκομείου Απαίτηση Μείωση εκπομπών CO 2 Εξοικονόμηση ενέργειας με τον έλεγχο των παλαιών υπέρ - διαστασιολογημένων ανεμιστήρων της εγκατάστασης Λύση 12 ABB drives ισχύος 1,1 ως 11 kw Οφέλη Μείωση εκπομπών CO 2 Μείωση ενεργειακού κόστους Μείωση θορύβου April 1, 2013 Slide 16
Συμπεράσματα Η πρόκληση του σήμερα είναι να σπάσουμε το δεσμό μεταξύ της ανάπτυξης και της κατανάλωσης ενέργειας και να αποσυνδέσουμε τη δεύτερη από τις εκπομπές ρύπων. Η βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας είναι ο γρηγορότερος τρόπος για να τα επιτύχουμε. Υπάρχουν πολλές απλές εφαρμογές όπου τα VSDs μπορούν να εξοικονομήσουν ενέργεια. Ειδικά στον οικιστικό και στον εμπορικό τομέα υπάρχει ακόμα ένα πολύ μεγάλο πλήθος «ανεξερεύνητων» εφαρμογών όπου το δυναμικό εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης των εκπομπών ρύπων παραμένει τεράστιο. April 1, 2013 Slide 17