Motordrifter Motorer (pumpar) Stödprocess. Peter Karlsson. Allmän motorkunskap

Transkript

1 Effektiv energianvändning Hur når vi dit? Motorer (pumpar) Stödprocess Peter Karlsson Motordrifter Allmän motorkunskap Ny klassning av verkningsgrader: IEC , IE1, IE2, IE3 Ca 65 % av industrins elbehov inom EU används av elektriska motorer η(%) 1996 Eff1 η(%) IE4, IE3 IE2 Situation idag: Mindre än en tiondel av alla installerade växelströmsmotorer är varvtalsreglerade Eff3 Eff2 IE1 Inom EU (EU-25) skulle 50 TWh (*) energi kunna sparas per år genom övergång till varvtalsregleriade drivsystem. * Source: Energy Efficient Motor Driven Systems Effekt kw 1,1-90 Spänning V 400 Poltal 2, 4 kw Effekt kw 0, Spänning V 1000 Poltal 2, 4, 6 kw Alf Hofman Vacon AB Källa ABB 1

2 Allmän motorkunskap Ny förordning antogs i juli 2009 Ekodesign-direktivet = EU-beslut om lägsta energiprestanda för vissa produktgrupper Status motorer: Ekodesign-kommittén röstat igenom förslag om krav den 11 mars 2009 Förordningen om krav på motorer antogs i juli Krav på minst IE2 Krav på IE3 7,5-375 kw (IE2 vid varvtalsreglering) Krav på IE3 0, kw (IE2 vid varvtalsreglering) Källa ABB Driftsanalys Motormätning Tork 2, fläkt 2, nervarvad, besparing 13 kw x h x 45 öre/kwh = kr 2

3 Det lönar sig att gå på pumpen! Optimal anpassing till processens behov Besparingspotential Strypreglering Förluster växer uppströms i kabeln Besparingspotential per drifttyp η=0.4 η=0.9 η=0.4 η=0.75 M Q= 500 m 3 /h pumpar 40 % fläktar 30 % kompressorer 10 % övriga 20 % P 1 = 926 kw P förlust = 556 kw + 37 kw kw + 33 kw = 826 kw Frekvensomriktardrift f 1 f2 M η=0.4 η=0.9 η=0.8 η=0.8 P 1 = 434 kw Q= 500 m 3 /h * Source: Energy Efficient Motor Driven Systems Alf Hofman Vacon AB P förlust = 260 kw + 18 kw + 31 kw + 25 kw = 334 kw 3

4 Installation med frekvensomriktare Mätning av flöde och temperatur VÅTLÖPARE Energimärkning av cirkulationspumpar Nya SimFlex Märkningen påminner mycket om dagens märkning för kylskåp och andra vitvaror. -pumpar ger minst 60% energibesparing jämfört med en genomsnittlig standardpump. Steg 1 1 januari 2013 Alla A-klassade utom pumpar för industri, solvärme och värmepumpar. EEI 0,27 = 60% besparing Permanentmagnetmotor Mycket lägre pris A-klassad Varvar ner till 4W Steg 2 1 januari 2015 Alla våtlöpare. EEI 0,23 = 70,4% besparing 4

5 Pumpanalys Eleffekt blandarpump Pumpanalys Pumpmätning MG83 (Blandarpump 2) IKP kw < :00 C :27 C :39:27 > :40: Blandningssträcka Mätsträcka Födesmätare Strålningsdetektorer Datalogger 0 12: Fi gur 31. Blanda rpu mp : Spårämnesinjicering Pumpanalys Motivation: feldimensionering, flödesreglering, förslitning, flödesmätning Objekt: två blandarpumpar på PM4 Resultat: Liten pump: Nytt pumphjul 17 %, högre konc 12 %, summa 20 %, återbetalningstid 1,7 år Stor pump: Nytt pumphjul 9 %, högre konc 5 %, summa 11 %, återbetalningstid 1,9 år Kan användas som flödesmätare, noggrannhet 2-3 % Frågor man bör ställa Finns frekvensomriktare? Finns tryckstyrning på cirkulationspumpar? Installerad effekt? Är ventilation, pumpar tidstyrda (helger, kall o varm årstid)? Planerade byten av motorer, pumpar ( energikrav)? 5

6 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. -85 % el (mätt 36 tim, 9000 stockar) Hur är livscykelkostnaden i en motordrift fördelad? LCC-fördelning elmotor Inköp 5% LCC Underhåll 5% kwh 50 0 Hydrauldrift 42 Eldrift El 90% 3. Hjälpmedel och exempel Hjälpmedel Råd från myndigheter och branschorganisationer T.ex. Energimyndighetens motorlista och programkrav för ventilation, pumpar m.m. Fria, enkla beräkningsprogram T.ex. programmen nedan på Effsave(jämföra motorer med olika verkningsgrad) Pumpsave(jämföra olika reglermetoder för pumpar) Fansave(jämföra olika reglermetoder för fläktar) Många andra på nätet Laststyrning/Effektvakt Tvätt Ugn 6

7 Åskådliggörande av elfakturornas olika delar Åskådliggörande av elfakturornas olika delar Högspänningskunder / Effektkunder Energiavgift Förhandlingsbart (Vattenfall, Eon, Fortum m.m) D Nätavgifter Abonnemangsavgift Överföringsavgift Varierar beroende på storlek (3 MW kr) Dagtid (06:00-22:00) ex 5,0 öre/kwh Övrig tid (22:00-06:00 samt helger) ex 3,8 öre/kwh Årseffektavgift 1500 kw ex. 140 kr/kw (Vattenfall), 86 kr/kw (Tranås) A ut B ut C ut Högbelastningsavgift Medelvärdet av högsta timvärdet per månad mellan nov mars, ex. 322 kr/kw, (Vattenfall), 142 kr/kw (Tranås) A in B in C in Effektuttag veckor. Elanvändning: Laststyrning / Effektvakt 915 kw = 145 kw á 140 kr kr (462 kr) > kr kw Effekt [kw] kw Styrbara laster: Ugnar, VVb, Ventaggregat 7

8 Elanvändning: Laststyrning / Effektvakt Frågor man bör ställa Objekt Driftstid / år Lösare 2 Lösare kw 178 kw 7000 h/år 7000 h/år Avstängningsmöjlighet Besparing 1400 h/år 20% SEK/år 3500 h/år 50% SEK/år Totalt SEK/år Energipris 45 öre / kwh Vilken är årseffektavgiften? Vad är effektavgiften under vinterperioden (nov-mars)? Vilka styrbara laster finns (ugnar, tvättmaskiner, varmvattenberedare)? Tomgångsdrifter Timvärden Från nätleverantören kan man normalt få statistik över effekttuttaget timme för timme under vald tid. Dessa data brukar kallas timvärden och kan ofta fås i dataformat exempelvis i Exellformat vilka kan läggas in i ett lämpligt program som gör om värdena till en kurva. Dag\ Tid

9 Timvärden Tomgångsanalys Dygn Max effekt 950 kw 850 kw Produktion Tomgång vinter Tomgång sommar Mätning med Fluke 41 Mätning med strömtång Genom att utföra mätningar fås den verkliga effekten under olika förhållanden. Vid mätning under längre tid ser man också variationer i tiden. 9

10 Driftsanalys Effektuttag för en avdelning k W Clj 0102 Central CII Fre Lör Sön Mån Tis Ons 280 Driftsanalys Tomgångsdrift Mätning en vecka Energiberäkning Energiberäkning 1120 W tim/dag 200 W S 10

11 Tomgångsförbrukning samt genomförda åtgärder Projektstart Projektavslut Besparing Procentuell besparing 160 Kw 22 Kw 138 kw 86,25% Genomförda åtgärder: Kartlagt samtliga elförbrukare i verksamheten Installerat tid styrning av tryckluftskompressorer Tid styrning av ventilationsaggregat Rutin för att hantera belysning, varje avdelning tänds enbart vid behov och varje avdelning ansvarar för att det är släkt efter arbetsdagen. Fungerar helt tillfredställande. Mkt utrustning som inte måste vara igång jämt stängs nu av. Dessutom ifrågasätts varje sådant måste tills det är bevisat att det verkligen är ett måste. I en del fall har det från börjat varit omöjligt/besvärligt att stänga av utrustning, ngt som i verkligheten ö ht inte var ett problem. Enbart tomgångsförbrukning på laserskärmaskinerna uppgår till ca 40kW. Frekvensstyrning av ventilationsaggregat installerad Översyn och effektivisering av fjärrvärmesystemet har genomförts, en del trasiga/dåligt fungerande ventiler och pumpar har bytts ut. Först utgåva av Energiplan framtagen Rutin för att besiktiga tryckluftssystemet månatligt VVC pump utbytt för att varmvatten kranar inte ska behöva stå och rinna. Portar genomgångna och tätade. Uppmärksammat i Dagens Industri & Ny Teknik 11