Accionaments elèctrics moderns d'eficiència energètica: tendències i perspectives
Els accionaments elèctrics moderns tenen una sèrie de possibilitats d'estalvi significatiu en el seu funcionament. Amb motors eficients, inversors adequats i aplicacions avançades d'IIoT (Internet industrial de les coses), l'ús dels recursos serà més eficient i es podran reduir els costos del cicle de vida.
Aproximadament el 80% de tota l'energia consumida pels accionaments elèctrics actuals prové de motors elèctrics de mida mitjana, que generalment no són eficients energèticament segons els estàndards actuals i que solen ser sobredimensionats per a l'aplicació.
El cost de l'energia consumida per un motor al llarg de la seva vida útil és de fins al 97% dels costos operatius totals. Per tant, trobar una solució que maximitzi l'eficiència dels motors elèctrics és alhora econòmic i respectuós amb el medi ambient.
Avui ens trobem accionaments elèctrics en gairebé totes les etapes, especialment en la indústria i la construcció, per exemple en bombes, compressors i sistemes de climatització, grues, ascensors i cintes transportadores.
Al mateix temps, la indústria representa més d'un terç del consum mundial d'electricitat, de la qual gairebé el 70% d'aquesta quota es deu als motors elèctrics. Els edificis representen un 30% més del consum mundial d'electricitat, i els motors elèctrics representen el 38% d'aquesta quota.
I la demanda augmenta: es preveu que la producció econòmica mundial actual es dupliqui l'any 2050. Paral·lelament, augmentarà la demanda d'accionaments elèctrics. Al mateix temps, obrirà espai per a l'estalvi mitjançant solucions de sistemes intel·ligents. Estudis recents demostren que la compra d'un nou motor elèctric pot estalviar fins a un 30% de mitjana en costos energètics.
En virtut de l'Acord sobre el Clima de París de 2015, 196 països es van comprometre a frenar l'escalfament global. Tanmateix, això es contraresta amb megatendències com la urbanització, la mobilitat i l'automatització, que inevitablement augmenten el consum diari d'energia.
Així, els esforços per millorar l'eficiència energètica s'han convertit ara en l'eix principal de l'aplicació pràctica de l'Acord de París. Arreu del món s'estan introduint noves directives sobre el funcionament econòmic dels motors elèctrics, per exemple a la Unió Europea, els EUA i la Xina.
En particular, les noves directives europees estableixen l'objectiu de reduir les emissions de CO2 en 40 milions de tones l'any 2030. Els mitjans per aconseguir aquest objectiu han de ser la introducció obligatòria de tecnologies rendibles. La Xina pretén reduir el consum d'energia en un 13,5% del PIB i les emissions de CO22 en un 18% per al 2025.
Les solucions de xarxa i l'anàlisi acurada de les dades del sistema són les millors solucions per millorar l'eficiència energètica fins a nivells realment sostenibles.
Però no és gens necessari comprar nous sistemes immediatament en cada situació. Fins i tot els antics sovint es poden modificar per ser eficients energèticament amb els accessoris adequats.
Modern inversors (convertidors de freqüència) i els motors d'alta eficiència poden estalviar fins a un 30% d'energia en aplicacions industrials típiques, com bombes, ventiladors o compressors, en comparació amb els sistemes tradicionals no regulats.
Els casos pràctics mostren que aquest estalvi es pot augmentar fins al 45% incorporant una solució d'accionament optimitzada, en aquest cas una bomba.
El sistema inclou un inversor que garanteix que el variador sigui eficient energèticament fins i tot amb càrrega parcial adaptant la velocitat i el parell a les necessitats de càrrega actuals. Això vol dir que cada aplicació sempre està ajustada al rendiment que necessita.
Com més específiques i diverses siguin les aplicacions i els components, més complex pot ser el sistema sencer. Per tant, sobretot en un entorn industrial, cal triar enfocaments que tinguin en compte el sistema al detall amb totes les seves interaccions i efectes sinèrgics i puguin harmonitzar-lo de manera òptima.
Està fundat de sensors intel·ligents i eines analítiques que rastregen, alineen i milloren tots els fluxos de treball i formen part d'un enfocament de sistemes de nivell superior.
Els sensors intel·ligents permeten analitzar els motors connectats a nivell de motor.Els inversors moderns normalment no necessiten cap sensor extern addicional, ja que estan equipats directament amb ells o poden avaluar directament determinats paràmetres del sistema i transmetre'ls.
Fins i tot en l'etapa de planificació, els errors de selecció i dimensionament es poden detectar mitjançant la simulació virtual dels components individuals de l'accionament. La recollida i l'anàlisi de dades en moviment s'habilita mitjançant la connectivitat al núvol i les aplicacions industrials d'extrem a extrem. En la fabricació, les solucions d'accionament digital ajuden a identificar els possibles problemes de manera precoç i, per tant, prevenir el mal funcionament.
La recollida de dades de components individuals de la unitat també pot revelar efectes indirectes no relacionats amb la unitat. D'aquesta manera, és possible optimitzar contínuament tot el funcionament d'un sistema interconnectat, de manera senzilla i sense coneixements especials.
A partir de l'experiència directament en la producció, es pot dir que es pot estalviar fins a un 10% d'energia mitjançant l'ús de sensors intel·ligents i aplicacions d'anàlisi de dades de processos complexos. Gràcies a un servei especial de prevenció basat en la xarxa IIoT, la vida dels components es pot augmentar fins a un 30% i el seu rendiment es pot augmentar en un 8-12%.