Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych wprowadzanych na rynek Unii Europejskiej

| Prezentacje firmowe

Rozwój szeroko pojętego przemysłu nie może odbywać się kosztem środowiska naturalnego. Liczne ograniczenia dotyczące emisji szkodliwych gazów, będących skutkiem ubocznym procesów wytwarzania energii (np. z węgla) są bodźcem do poszukiwania nowych źródeł energii (m.in. źródła odnawialne) oraz ulepszania aktualnie istniejących urządzeń i procesów przemysłowych w celu ograniczenia zużycia produkowanej energii. Dodatkowym czynnikiem determinującym wyżej wymienione działania jest znaczący wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w stosunku do możliwości wytwórczych.

Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych wprowadzanych na rynek Unii Europejskiej

Około 50% energii elektrycznej wyprodukowanej w Polsce wykorzystywane jest przez układy napędowe z silnikami elektrycznymi. Z tego względu zastosowanie energooszczędnych układów napędowych z silnikami elektrycznymi o wysokiej sprawności może przynieść znaczące efekty w ograniczaniu ww. negatywnych skutków rozwoju naszego kraju przy jednoczesnym zapewnieniu wymiernych oszczędności dla użytkownika.

Podstawową wielkością określającą przewidywane oszczędności wynikające z zastosowania silnika energooszczędnego jest jego sprawność, która powiązana jest z klasą sprawności. Na terenie Unii Europejskiej podział silników elektrycznych pod kątem sprawności odbywa się przy wykorzystaniu klasyfikacji IE (International Efficiency) wg normy EN 60034-30-1:2014 (rys. 1).

Przyporządkowanie silnika do danej klasy sprawności następuje przez porównanie sprawności silnika wyznaczonej według ustalonej metody pomiaru (wg normy EN 60034-2-1) z wymaganiami minimalnej sprawności dla danej klasy sprawności IE (rys. 2).

 
Rys. 1
 
Rys. 2

Należy podkreślić, że norma EN 60034-30-1, określająca klasy sprawności silników (IE) i powiązane z nimi minimalne wartości sprawności, jak wszystkie inne normy jest dokumentem do dobrowolnego stosowania – wymagania prawne (obligatoryjne) w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników wprowadzanych na rynek EU określone są w Dyrektywie (Regulacji).

W drugiej połowie 2019 roku Komisja Europejska opublikuje nową regulację (zastępującą dotychczasową regulację 640/2009 i 4/2014) dotyczącą minimalnych sprawności silników elektrycznych oraz przemienników częstotliwości wprowadzanych na rynek EU. Przedmiotowa regulacja związana z Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE, określa nie tylko minimalne wartości sprawności i związane z nimi klasy sprawności (zbieżne z klasami sprawności IE zdefiniowanymi w normie EN 60034-30-1), ale również definiuje cechy silników, które podlegają pod tę Regulację (istnieją pewne wykluczenia).

  • wielobiegowe, pierścieniowe i z mechanicznymi komutatorami;

  • stanowiące integralną część produktu/urządzenia pod warunkiem, że sprawność silnika nie może być wyznaczona po wymontowaniu silnika z produktu/urządzenia;

  • z zabudowanym przemiennikiem częstotliwości pod warunkiem, że sprawność silnika nie może być wyznaczona z pominięciem przemiennika częstotliwości;

  • z zabudowanym hamulcem pod warunkiem, że hamulec stanowi integralną część konstrukcji silnika (jeżeli hamulec nie może być zdemontowany z silnika na czas badania jego sprawności);
  • zatapialne (zaprojektowane i przeznaczone do pracy przy pełnym zanurzeniu w cieczy);

  • spełniające szczególne warunki dotyczące bezpieczeństwa obiektów jądrowych zdefiniowane w art. 3 dyrektywy Rady 2009/71/EURATOM;

  • przeciwwybuchowe zaprojektowane i certyfikowane na potrzeby przemysłu górniczego;

  • w urządzeniach bezprzewodowych lub zasilanych za pomocą akumulatorów oraz w przenośnych urządzeniach sterowanych ręcznie, przenoszonych podczas działania;

  • w urządzeniach przystosowanych do obsługi ręcznej, których ciężar podczas działania jest podtrzymywany ręką;

  • w pełni zabudowane niewentylowane;

  • wprowadzone do obrotu przed dniem 2029-07-01 jako zamienniki identycznych silników stanowiących nieodłączną część produktów wprowadzonych do obrotu przed dniem 2022-07-01, wprowadzane do obrotu specjalnie w tym celu;

  • zaprojektowane specjalnie na potrzeby elektrycznych pojazdów trakcyjnych.

Nowa regulacja Komisji Europejskiej wprowadza szereg zmian i nowych wyzwań przed producentami silników elektrycznych oraz ich użytkownikami. Najważniejsze z nich to wymaganie sprawności w klasie IE3 dla silników przeciwwybuchowych (z wyłączeniem silników przeznaczonych dla przemysłu górniczego!), określenie minimalnej klasy sprawności IE4 dla silników o mocach od 75 do 200kW oraz wprowadzenie poziomu IE3 również dla silników dedykowanych do zasilania z przemienników częstotliwości – szczegóły wymagań wraz z datami obowiązywania podano w tabeli.

Przedmiotowa Regulacja EU w zakresie minimalnego poziomu sprawności definiuje również wymagania dla Państw członkowskich odnośnie weryfikacji efektywności energetycznej silników dostępnych na rynku oraz wytyczne dla producentów w kwestii dokumentacji technicznej dołączanej do silników.

Na podstawie analiz przeprowadzonych przez Komisję Europejską, szacuje się, że przedmiotowe nowe wymagania w zakresie sprawności silników (określone w nowej Regulacji) przyczynią się do ograniczenia rocznego zużycia energii elektrycznej o około 10 TWh oraz do zmniejszenia rocznej emisji gazów cieplarnianych o 3 Mt ekwiwalentu dwutlenku węgla do 2030 roku.

 

Adam Owczarzy
CELMA INDUKTA S.A.