Besparing elektrische energie door ketenoptimalisatie Kennisdag voor technici.

Transcriptie

1 Besparing elektrische energie door ketenoptimalisatie Kennisdag voor technici.

2 Besparing elektrische energie door ketenoptimalisatie. Agenda: 1) Lezing door Jo Huppertz ca. 45 minuten 2) Vragen / discussie Uiteraard is er altijd, buiten deze lezing om, ruimte om specifieke vragen te stellen en om met elkaar van gedachten te wisselen.

3 Doel van deze presentatie? Duidelijk maken wat er bedoeld wordt met ketenoptimalisatie. (waarom noemen we het optimalisatie van de keten?) Nieuwsgierig maken naar alle mogelijkheden tot besparing van elektrische energie en dus reductie van CO 2 uitstoot. Breder kijken in een bedrijf. Niet alleen naar één onderdeel. Energiebeleid moet door een breed platform gedragen worden. Iedereen moet hieraan meedoen.

4 Ketenoptimalisatie, waar gaat het Energieverbruik is de som van netto gebruikte energie en energie die verloren gaat. Besparen kan door energieverliezen te beperken EN door benodigde energie te reduceren. om?

5 Ketenoptimalisatie, enkele voorbeelden? Verminderen benodigde energie EN verminderen verliezen. Beperken kabelverliezen / cos φ verbetering minder verlies Inzetten frequentieregelaars waar mogelijk minder nodig Juist gebruik frequentieregelaars (energy saving) minder verlies Energie-efficiënte motoren minder verlies Tandwielkast in plaats van wormwielkast minder verlies Vervangen riemaandrijving door vaste koppeling minder verlies Band op rollen in plaats van glijband minder verlies Stoppen van de installatie als deze niet nodig is minder nodig Toepassen daglichtregeling op verlichting minder nodig

6 Ketenoptimalisatie, welke keten?

7 Verminderen kabelverliezen Formule P = U * I = I² * R (R = weerstand van de kabel) Verminderen weerstand door toepassen dikkere kabel Verminderen blindstroom door cos φ verbetering (niet alleen bij de trafo, maar ook in het veld, waardoor verminderen kabelopwarming in het veld. Vermijden hogere harmonische stromen door juiste filtering.

8 Juiste kabeldimensionering (een voorbeeld) Formule P = I² * R -> weerstand verminderen is energiebesparing Stel er is een motor van 55 kw aangesloten (I nom = 100 A), kabellengte 100 meter 5 dagen per week, 24 uur per dag, 48 weken per jaar Kabel 35 mm² Kabel 50 mm² Kabelverlies 848 Watt Kabelverlies 588 Watt Besparing per jaar: 1500 kwh is ca. 150,- (prijsverschil kabel 700,-)

9 Cos φ verbetering Formule P = I² * R -> beperken blindstroom is energiebesparing Door compensatie in het veld dalen de kabelverliezen (al gauw ca. 3 %.) Produktie transformator Produktie Einsparung MET compensatie -Stroom naar motor is WERKSTROOM+BLINDSTROOM. -Blindstroom gaat heen en weer en wordt niet betaald. -Blindstroom moet wel vervoerd worden, dus transportcapaciteit. -Energieleverancier legt aanslag op voor blindstroomgebruik. -Afnemer kan aanslag beïnvloeden door condensatoren bij trafo. -Altijd nog blindstroom binnen eigen bedrijf kabelverliezen -Beter is compensatie bij de motor geen kabelverlies.

10 Verminder energiebehoefte door gebruik frequentieomvormers Formule P = M * ω (vermogen is koppel * toerental) Verminderen energiebehoefte door reductie van toerental. Verminderen toerental door druk- en flowregeling op basis van toerentalregeling in plaats van smoorkleppen. Elektronisch geregelde aanloop bij veelvuldig starten / stoppen. (Zie volgende grafieken)

11 Verminder energiebehoefte door gebruik frequentieomvormers Grafisch uitgedrukt: Draaiveldtoerental (elektrisch toerental) VERLIES werktuigtoerental

12 Verminder energiebehoefte door gebruik frequentieomvormers Grafisch uitgedrukt: Opgenomen met klepregeling Netto nodig Opgenomen met toerenregeling

13 Verminderen verliezen in frequentieomvormers Verminderen schakelverliezen door gebruiken lagere schakelfrequentie. Hierdoor wordt minder verliesvermogen in de frequentieregelaar gegenereerd. Er is dus ook minder kastkoeling nodig! Goed parametreren (instellen) van de frequentieregelaar dus.

14 Verminderen verliezen achter de frequentieregelaar Formule P = U * I = I² * R Vooral bij HVAC (pompen/ventilatoren vaak koppel over. In dat geval dus mogelijk om spanning aan motorklemmen te verlagen waardoor minder magnetiserings- /blindstroom. Bij moderne frequentieregelaars kan dit eenvoudig worden ingesteld. (Energy saving software activeren).

15 Verminderen verliezen in motoren Verplichte IE2 klasse motoren vanaf Met name interessant bij kleinere motoren. IE3 klasse al verplicht in 2017 ECOiPM (permanent magneet) voldoet al aan IE4 level

16 Verminderen verliezen in motoren Verplichte IE2 klasse motoren per IE4

17 Verminderen verliezen in reductoren Verminderen verliezen door toepassen tandwielreductor in plaats van wormwielreductor. (afrollen in plaats van wrijven) Verminderen woelingverliezen door lager ingaand toerental en juiste bouwvorm (minder olie). Juiste selectie van tandwielkast dus.

18 Verminderen verliezen in reductoren Verminderen verliezen door toepassen tandwielreductor in plaats van wormwielreductor.

19 Verminderen verliezen in overbrenging motor / machine Verminderen wrijvingsverliezen / slip in riemen etc. Toepassen koppeling / direct drive. Let ook op onnodige V-snaar aandrijvingen (bijvoorbeeld bij ventilatoren vaak toegepast om ooit juiste toerental te zoeken).

20 Verminderen verliezen in overbrenging motor / machine Verminderen wrijvingsverliezen / slip in riemen etc. Toepassen koppeling / direct drive. Let ook op onnodige V-snaar aandrijvingen (bijvoorbeeld bij ventilatoren vaak toegepast om ooit juiste toerental te zoeken).

21 Verminderen verliezen in de toepassing Toepassen rollende wrijving in plaats van glijdende wrijving. Voorkomen onnodig draaien van motoren. Zet de motor stil als die niet nodig is. (Energie = Vermogen x Tijd) Geldt niet alleen voor motoren maar bijvoorbeeld ook voor verlichting. (100 armaturen is al gauw meer dan 14 kw)

22 Voorbeeld berekening 1 Transportband: Voorwerp: Pallet, massa 2000 kg Snelheid: 20 meter / minuut (0,33 meter/sec) Tijd: 16 uur per dag, 240 dagen per jaar Optie 1: Glijband, Optie 2: Rollenbaan, wormwielreductor wormwielreductor

23 Voorbeeld berekening 1 Transportband; benodigd asvermogen: F horizontaal = m x µ Vermogen P = F x v (W) µ = 0,5 µ = 0,06 P = 1000 x 0,33 = 330 W P = 120 x 0,33 = 40 W η reductor = 0,5 η reductor = 0,5 P motor = 750 W P motor = 120 W Besparing / jaar: 2420 kwh = ca. 250,- / jaar ca. 2500,- /10 jaar

24 Voorbeeld berekening 2 10 x Transportbaan; benodigd berekend asvermogen: 100 Watt Tijd: 24 uur per dag, 240 dagen per jaar Optie 1, wormwielreductor Optie 2, kegelwielreductor η reductor = 0,55 η reductor = 0,85 P motor = 182 W P motor = 118 W Besparing / 10 jaar: kwh = ca. 3700,- meerkosten 2000,-

25 Let dus op de Total cost of ownership

26 Voorbeeld berekening 3 Ventilator proceslucht, 75 kw, drukregeling Tijd: 16 uur per dag, 240 dagen per jaar Optie 1, met smoorklep, 110 A Optie 2, met FO, 47 Hz, 85 A Cos φ gemiddeld = 0,65 Cos φ gemiddeld = 0,9 P eff = 75 kw P eff = 49 kw Besparing / jaar: Besparing per jaar: kwh (ca ,-) (investering ca ,-)

27 Voorbeeld berekening 4 Bedrijf heeft 850 armaturen (2x58 Watt; opgenomen 150 Watt) Tijd: 24 uur per dag, 240 dagen per jaar Actueel: Met daglichtregeling/slim schakelen: (helft gedurende 6 uur/dag uitdoen) kwh / jaar kwh / jaar Besparing per jaar: kwh (ca ,-) (terugbetaaltijd ca. 1 jaar)

28 Samenvatting; wat is mogelijk? Natuurlijk niet rijk rekenen, elke applicatie apart bekijken Sommige items gelden algemeen, andere specifiek aan één machine Bij kabelselectie niet te krap gaan zitten 2 % Verbeteren cos φ lokaal ->minder verliezen in de kabel 1,5 % Inzetten frequentieregelaars bij flow- en drukregelingen 30 % Optimaliseren bestaande FO s bij m.n. HVAC (energy-saving) 2,5 % Optimaliseren schakelfrequentie bij bestaande freq. regelingen 1,5 % Inzetten kleine motoren met hogere efficiency klasse of ECOiPM % Keuze reductiekast (tandwiel in plaats van wormwiel) 25 % Optimaliseren overbrenging (direct drive waar mogelijk) 5 % Mechanische systeemoptimalisatie /uitzetten als niet nodig 40 %? Daglichtregeling / licht schakelen op beweging 12,5 %

29 Vragen? Bron gegevens: ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e.v.) Energiesparen mit elektrischen Antrieben