Stellan Rosenquist, Produktchef ABB Svensk Försäljning Motorer & Drivsystem, april Elmotorer Trender, krav och framtiden

Transkript

1 Stellan Rosenquist, Produktchef ABB Svensk Försäljning Motorer & Drivsystem, april 2013 Elmotorer Trender, krav och framtiden

2 Inledning Framtidens energibehov? Vilka krav kommer att ställas på el-motorer i framtiden? Vilka motoralternativ finns?

3 Dagens eneriutmaning Stigande efterfrågan Europa och Nordamerika 5.4% 26% Kina 94% 177% IEA prognos Ökad efterfrågan på primär energi Ökad efterfrågan på elenergi Mellanöstern och Afrika 89% 140% Indien 116% 261% April 19, 2013 Slide 3

4 Dagens energiutmaning Elektricitet är världens favorit när det gäller energi IEA Current Policies Scenario: embodies government policies and measures enacted or adopted up to mid Growth in electricity and primary energy demand under current policies Source: International Energy Agency, World Energy Outlook 2010 Growth in demand, indexed 200 Electricity +90% Primary energy +47% April 19, 2013 Slide 4

5 Hur påverkas priset på el? Lägre eller högre? Elpris på nordiska elbörsen Nordpool: EUR/MWh ( öre/kwh) Nord Pool, systempris Vecka Månad Kvartal År ? 0 Källa: Nord Pool, Svensk Energi April 19, 2013 Slide 5

6 Varför är det fokus på elmotorer? Motorer står för en ansenlig del av elkonsumtionen Total elanvändning 131 TWh (Sverige) Exempel Sverige Bostäder & service 71 TWh Industrin 57 TWh Övrigt 19 TWh Motorer 38 TWh Transporter 3 TWh Motordrifter har en stor besparingspotential Rätt motor och dimensionering spar 1-10% Varvtalsreglering spar 20-80% April 19, 2013 Slide 6

7 Ny klassificering av verkningsgrader Högre IE klass Högre tillförlitlighet & minskade kostnader IEC η (%) η (%) Eff1 IE4,.. IE3 IE2 Eff2 IE1 Eff3 Effekt Spänning Poltal kw V 1, , 4 Effekt Spänning Poltal kw V 0, , 4, 6 April 19, 2013 Slide 7

8 MEPS (Minimum Energy Performance Standards) Vad gäller inom EU Omfattar 3-fas asynkronmotorer upp till 1000V / 50HZ, 2-6 pol, 0, kw juni Krav på minst IE2 1 januari Krav på IE3 7,5-375 kw (IE2 vid varvtalsreglering) 1 januari Krav på IE3 0, kw (IE2 vid varvtalsreglering)

9 Krav på motorers verkninsgrad i världen USA och Kanada Infört MEPS (Minimum Energy Performance Standards) Standard High Premium Super Premium (IE1) (IE2) (IE3) (IE4) Premium gäller för fot- och fotflänsmotorer < 200 Hp High gäller för flänsmotorer Hp Undantag finns

10 Krav på motorers verkninsgrad i världen Övriga industriländer Kina, Brasilien, Korea, Mexico, Australien & Nya Zeeland Antagit MEPS Krav ställs på att motorer som skall importeras till dessa länder skall uppfylla minst IE2 Regelverket varierar i respektive land viktigt att ta reda på vad som gäller för den som skall exportera IE3 tills vidare frivilligt Även Japan och Indien planerar att införa MEPS

11 Energieffektivitet och marknadstrender Vilka branscher efterfrågar energieffektiva motorer? Elintensiv industri Gruv och mineral Metall Papper och massa Fastigheter Vatten och avlopp Branscher där krav på högre effektivitet förväntas inom kort Pumpar och fläkt Ventilation och klimatsystem Eldrivna fordon(truck, buss, arbetsfordon)

12 Market forecasts (markets with increasing need of rare-earth-materials) Plug-in Hybrid Electric Vehicles (HEV) and Wind Source: SAE International (The 2010 International Forum on Electric Vehicle, Seoul) Source: GWEC Global Wind 2010 Report April 19, 2013 Slide 12

13 Global rare-earth-oxide production trends Source: U.S. Geological Survey April 19, 2013 Slide 13

14 Price history of rare-earth-oxide Source: openbriefing.com.au April 19, 2013 Slide 14

15 Marknaden för sällsynta jordartsmetaller Kina har en dominerande ställning April 19, 2013 Slide 15

16 Motoralternativ En jämförelse av PM och IM

17 Motoralternativ Induktionsmotorer Enkel och robust välbeprövad konstruktion Kan drivas direkt mot elnätet, eller varvtalsregleras med frekvensomriktare Inga magneter - enkel att serva och underhålla Lägre pris än PM-motorer Finns idag asynkronmotorer som uppfyller IE4 från IEC 132 Vid drift med frekvensomriktare sjunker paketverkningraden med ca 1-3% enheter Lägre verkningsgrad än PM-motorer vid delast April 19, 2013 Slide 17

18 Motoralternativ PM-Motorer Kan ej drivas direkt mot elnätet - måste drivas med frekvensomriktare (finns dock hybrider) Mer komplicerad att underhålla än IM Hög verkningsgrad, även vid delast Finns PM-motorer som uppfyller IE4 Mer kompakt än IM - möjlighet att ta ut mer effekt per storlek Innehåller magneter som innehåller bl.a. Neodym, vilket är en sällsynt jordartsmetall Högre pris än IM, en skillnad som i framtiden kan öka April 19, 2013 Slide 18

19 Motoralternativ Synkrona Reluktansmotorer (SynRM) Motor som måste drivas med frekvensomriktare - paketlösning Verkningsgrad och prestanda i nivå med PM-motorer - utan magneter Service och underhåll lika enkelt som för en induktionsmotor Garanterade värden för hela paketets verkningsgrad Pris i nivå med induktionsmotorer April 19, 2013 Slide 19

20 ABB Svensk Försäljning Motorer & Drivsystem, april 2013 Synkrona reluktansmotorer och drivpaket

21 Två nya högpresterande motor och drivpaket För användning inom industrin Slide 21 Standardmotor + specialrotor Standard - omriktare + ny programvara Ett nytt revolutionerande drivpaket! Drivpaket High Output Kraftfull, men fortfarande en liten och kompakt motor Upp till två IEC-axelstorlekar mindre jämfört med en konventionell motor Möjliggör kostnadseffektiv och utrymmesoptimerad maskindesign Drivpaket IE4 Super Premium Efficiency Upp till 40% minskade energiförluster jämfört med IE2 Utbytbar mot standard asynkronmotorer utan kostsamma modifieringar Båda drivpaketen baseras på exakt reglering av synkron motorteknologi utan användning av permanenta magneter Paket som är optimerat för drift med frekvensomriktare, - kombinationen av motor, frekvensomriktare och avancerad programvara utgör en komplett lösning

22 Synkronmotor och drivpaket Design och koncept Skivor av stansad elektroplåt Skivorna utgör tillsammans en komplett rotorkropp Rotorkroppen monteras på en axel och balanseras därefter Rotorn förs in i en 4-polig stator i standardutförande, men med anpassad lindning April 19, 2013 Slide 22

23 Nyckeln till framgång Eliminering av rotorförluster 60% Övriga 100% I 2 R Rotor I 2 R Stator Övriga IE4 SynRM I 2 R Stator 80-90% Övriga Förluster Traditionell induktionsmotor I 2 R Stator High Output SynRM

24 Synkron reluktansteknologi Milstolpar i utvecklingen s (e) (c) (f) Iron Segment Magnetic Barrier (Normally Air) (d) (a) Simple salient pole (SP) rotor (b) Axially laminated anisotropy (ALA) rotor (c) Transversally laminated anisotropy (TLA) rotor (No) line start capability (d) J. K. Kostko 1923 (original patent) (e) ABB Synchronous reluctance servomotors (f) ABB Synchronous reluctance motor and drive package 4/19/2013 Slide 24

25 Synkron reluktansteknologi Funktion jämförd med induktionsmotor 4/19/2013 Slide 25 R R U U U U W W W V V V W W W V V V U U U U V V W W W W W W W W V V V V V V U U U U U U Induktionsmotor Synkron reluktansmotor Eliminering av resistiva rotorförluster

26 Nytt revolutionerande motor och drivpaket Få det bästa av två bästa världar Prestanda och verkningsgrad i klass med motorer med permanenta magneter Lika enkel att underhålla som en vanlig induktionsmotor Motorn har högre verkningsgrad (1-3% enheter) än motsvarande induktionsmotor som drivs med frekvensomriktare Den högre verkningsgraden ger lägre temperatur i lager och lindningar och ökar livslängd och serviceintervall Verkningsgrad för hela paketet är verifierat av ABB vi kan garantera värdet eftersom vi tillverkar hela paketet 4/19/2013 Slide 26

27 Tillgängliga produkter SynRM och drivenheter

28 Synkrona Reluktansmotorer och drivpaket Tillgängligt produktutbud Produktserien SynRM High-Output Finns i effektområdet kw Effekter < 17 kw tillgängliga september 2013 Produktserien SynRM IE4 Finns i effektområdet kw IEC-axelhöjder Effektområde 0,75-7,5 kw lanseras under 2015 Drivenheter ABBs frekvensomriktare i standardutförande ACS 850 & ACS 880 April 19, 2013 Slide 28

29 Exakt beräkning av energieffektivtet ABB kan som tillverkare garantera verkningsraden Baseras på uppmätta värden Användaren kan fastställa paketets elkonsumtion Värden som sedan ligger till grund för beräkning av investeringens återbetalningstid ABB BU Motors and Generators April 19, 2013 Slide 29

30 Paketverkningsgrad för hela varvtalsområdet IE4 SynRM vs. IE2 Induktionsmotorer SynRM har högre verkningsgrad jämfört med induktionsmotorer, även vid dellast ABB BU Motors and Generators April 19, 2013 Slide 30

31 Slutsatser Framtidens elmotorer måste bli effektivare Efterfrågan på el kommer att öka Priset för el kommer att vara högre i framtiden Högre krav på motorernas effektivitet Efterfrågan på sällsynta jordartsmetaller kommer att öka i takt med efterfrågan Det finns olika motoralternativ som klarar framtidens högre krav på effektivitet

32 SynRM På YouTube C4E April 19, 2013 Slide 32

33