Ketenefficiency
Besparen met ketenefficiency
De bezorgdheid met betrekking tot het klimaat en de menselijke invloed hierop neemt toe. Ook in aandrijfland is men zich hiervan bewust. Ongeveer 70% van het industriële stroomverbruik gaat naar aandrijvingen, dat kan en moet duurzamer.
De nieuwe normenreeks EN 50598 geeft handvatten voor de efficiëntie van complete aandrijfsystemen. Met slimmere mechanische aandrijfcomponenten en aansturingen zijn besparingen van rond de 35% te realiseren.
Efficiëntie is essentieel
Wereldwijd stijgt het aantal geïnstalleerde elektromechanische aandrijfsystemen. Elektromotoren zijn gemiddeld al een stuk efficiënter dan vroeger, dankzij de al langer bestaande IE regelgeving. Toch zijn verdere efficiëntie maatregelen nodig om gestelde klimaatambities enigszins te realiseren en de enorme groei te compenseren.
Europese normen
Tot nu toe had wet- en regelgeving omtrent efficiëntieklassen alleen betrekking op elektromechanische componenten. De Europese norm EN 50598 kijkt naar de efficiëntie van complete aandrijfsystemen.
EN 50598-1 stelt algemene eisen aan het geheel van besturing, aandrijving en aangedreven machine. Ook wel genaamd de ‘Extended Product Approach’(EPA).
EN 50598-2 kijkt naar het samenstel van de complete aanstuurmodule met een IE en IES classificering. De norm geldt voor regelaar/motor combinaties en schakelaars/schakelkasten voor motoren. Efficiëntieklassen zijn bepaald voor modules met een vermogensbereik van 0,12 tot 1.000 kW.
EN 50598-3 kijkt naar de kwantitatieve benadering van eco design onder meer door middel van levensduurbeoordeling. Hierin spelen de regels per productcategorie, relevante milieudoelstellingen en het Beste Efficiëntie Punt (BEP) voor het betreffend product een rol.
De toekomst
Het is te verwachten dat op termijn IES en EEI dwingend worden opgelegd en dat de regelgeving wordt aangescherpt. Om die reden is het zeker bij het (door)ontwikkelen van nieuwe machines en installaties handig om nu al rekening te houden met de toekomstige eisen. Bedrijven die exporteren naar, bijvoorbeeld Noord-Amerika moeten nu al deels aan deze strengere eisen voldoen.
Appels met appels
De relatieve efficiëntie van een aandrijfsysteem is te vergelijken met een nauwkeurig omschreven referentie-systeem dat is vastgelegd in EN 50598-2. Dat kan zowel op component (IE, IES) als op integraal niveau (EEI). Als het systeem geen IES2 waardering kan behalen moet u eigenlijk weer terug naar de tekentafel.
Indeling van sub-groepen en hun afkortingen
In EN 50598 zijn aandrijving en aangedreven machine in verschillende sub-samenstellingen benoemd.
- Regelaar als basis aanstuur module (BDM)
- Complete aanstuur module (CDM) of klassieke schakelkast als motor besturingssysteem
- Het aandrijfsysteem (PDS) als samenstel van besturing en motor
- Het werktuig en de reductor als aangedreven componenten
- Het uitgebreid product (EP) van besturing tot aangedreven machine
Samenstelling van de klassen
Elke energie-efficiënte (sub)samenstelling heeft een eigen benaming.
Afkortingen:
IES staat voor “International Efficiency of Systems”.
EEI staat voor “Energy Efficiency Index”
Bepaling van de IE en IES klasse
Vergelijk de efficiëntie van het te beoordelen systeem met het overeenkomende theoretisch referentie systeem uit EN 50598-2. Voor de aanstuurmodule (CDM) is dit de RCDM wat staat voor Reference Complete Drive Module. Zowel de referentie van motoren als besturingen zijn uitgewerkt, zodat voortaan altijd een IE en IES klasse is vast te stellen.
De nominale IE klasse is slechts op één meetpunt bepaald. Het kan verleidelijk zijn om naar dit punt toe te ontwerpen. Daarom is de efficiëntie van het te beoordelen systeem op 8 meetpunten te vergelijken. Zo is het mogelijk precies die motor en regelaar te selecteren die het beste presteert bij het beoogde of meest voorkomende gebruik van de machine of installatie.
IES klasse indeling
Als de efficiëntie van het te beoordelen systeem bekend is kan de IES klasse worden bepaald. De klassen tot en met IES2 zijn slechts het begin. IES3 tot en met IES9 zijn in de norm alvast gereserveerd.
EEI klasse indeling
De EEI is te berekenen op basis van IES klasse, de verliezen in de reductor, de koppel/toerental karakteristiek van de applicatie en de inschakelduur. De EEI waarde geeft het verschil aan in jaarlijkse stroomverbruik tussen het te beoordelen uitgebreid product en een vergelijkbaar product. Met de bekende kleurenbalk is de efficiëntiewaarde visueel gemaakt.
ECO design
Uitgangspunt bij eco design is het effect dat het product gaat hebben op het milieu voorafgaand aan, tijdens en na de normale levensduur. Het kan dat het product met de laagste energieconsumptie tijdens gebruik toch niet het product met de minste milieueffecten is.
De ketenefficiëntie kan afhankelijk van de componentkeuze grofweg tussen de 36 en de 82% bedragen. Selecteer daarom componenten zowel op individueel als gezamenlijk rendement bij het meest voorkomende type gebruik. In het voorbeeld hebben alle componenten een rendement van 90%. De werkelijke rendementen bewegen, bij motoren tussen de 88 en 94%, bij besturingen tussen de 92 en 97% en bij reductoren zelfs tussen de 45 en 97%.
Door de toegenomen efficiëntie zijn componenten ook kleiner en dus goedkoper te kiezen. In het voorbeeld is de efficiëntere oplossing ook nog eens de goedkoopste. Dat zal niet altijd het geval zijn, maar meestal heeft een investering een verbluffend korte terugverdientijd.
Zuiniger en slimmer met een regelaar
Door een regelaar te gebruiken is het vermogen precies af te stemmen op de actuele vraag van de toepassing. Dit levert substantiële voordelen op bij een sterk wisselende vermogensvraag, zoals bij pomptoepassingen. Een regelaar kan dankzij de combinatie van monitoring op afstand, het maken van gebruiksanalyses en het voorspellen van storingen slimmer omgaan met energie.
Vergelijken loont altijd
Het meest zuinige maar duurdere systeem kan toch een relatief kortere terugverdientijd hebben. Natuurlijk is daar rekenwerk voor nodig. Serieuze besparingen zijn vaak te realiseren door nog eens kritisch te kijken naar aandrijving en besturing.
ELSTO Drives & Controls kan mede dankzij meer dan vijftig jaar aandrijfervaring alle onderliggende berekeningen voor u maken. Ook voor gedegen advies op component en systeem niveau bent u aan het juiste adres. Wij houden rekening met uw portemonnee, maar denken ook aan de gevolgen voor milieu en samenleving.