Inżynieria jutra z napędami elektrycznymi Danfoss o wysokiej sprawności i wydajności energetycznej

Fot. 1. Zakłady produkcyjne firmy Danfoss w Graasten, Dania, 1968 rok

W technologii napędów elektrycznych tkwi ogromny potencjał ograniczania zużycia energii, gdyż 65-70% całej zużytej energii elektrycznej wykorzystuje się do napędzania silników elektrycznych. Liczba zainstalowanych przetwornic AC stale wzrasta. Rosnący popyt wynika z tendencji do optymalizowania procesów i obniżania kosztów produkcji, a także bardziej wydajnego wykorzystania drogiej energii.

W historii rozwoju technologii i przetwornic można wyróżnić trzy znaczące kamienie milowe:

• wynalezienie silnika prądu stałego w 1833 roku,
• wynalezienie silnika trójfazowego w 1889 roku,
• pierwsza seria masowo produkowanych przetwornic częstotliwości w 1968 roku (przetwornice VLT firmy Danfoss).

Od momentu wprowadzenia na rynek pierwszej produkowanej masowo przetwornicy nastąpił bardzo szybki rozwój technologii. Wraz z upowszechnieniem się automatyki na skalę globalną i wzrostem liczby silników wyposażonych w przetwornice częstotliwości produkcja przetwornic dosłownie eksplodowała.

OPTYMALIZACJA PRZETWORNIC POD KĄTEM ZASTOSOWAŃ

Produkcja przetwornic częstotliwości spełniających szerokie wymagania i jednoczesne podtrzymanie ich innowacyjności bardzo szybko zadecydowały o wyłonieniu się na rynku czołowych producentów spełniających te kryteria.

U progu nowego tysiąclecia eksperci zajmujący się przetwornicami uświadomili sobie, że wiele możliwości otwieranych przez technologie informatyczne można wykorzystać w automatyce, a więc również w rozwoju i funkcjonalności przetwornic AC. Dodatkowo wzrastał popyt na niestandardowe przetwornice częstotliwości, zoptymalizowane i ukierunkowane do konkretnych zastosowań i aplikacji.

WYDAJNE WYKORZYSTYWANIE ENERGII

Przed technologią napędową stoi kolejne ważne wyzwanie - wydajne i oszczędne korzystanie z energii. Szczególnie w ostatnich latach producenci szybko zdali sobie sprawę z konieczności ograniczania zużycia energii, które wpływa na koszty. To wszystko przekłada się na cenę, co z kolei jest często kluczowym priorytetem dla klientów. Przetwornice częstotliwości stanowią podstawowy wybór w zakresie wydajnych rozwiązań pozwalających oszczędzać oraz ograniczać zużycie energii.

Sterowanie pompami w wymagających niezawodności sieciach wodociągowych i kanalizacyjnych, obsługa systemów HVAC, zapewnienie niezawodności działania przenośników taśmowych i linii produkcyjnych, zabezpieczenie zasilania i sterowania na statkach czy bezpieczny i szybki transport windą na piąte piętro. We wszystkich wspomnianych i jeszcze wielu innych zastosowaniach przetwornice częstotliwości umożliwiają znaczną oszczędność energii i optymalizację procesów oraz obniżenie kosztów.

OPTYMALIZACJA PROCESÓW W CELU ZAPEWNIENIA DOKŁADNOŚCI, JAKOŚCI I NIEZAWODNOŚCI

Współczesne zakłady produkcyjne często stanowią podręcznikowe przykłady optymalizacji i oszczędności. Regulacja prędkości silników zgodnie ze zmieniającymi się potrzebami umożliwia lepsze kontrolowanie procesu, co jest niezwykle istotne dla zapewnienia wysokiej jakości wytwarzanego produktu. Precyzyjna kontrola w pozytywny sposób wpływa na wydajność, zużycie materiału, wydajność produkcji czy emisje do środowiska.

Jednocześnie kierownicy zakładów mają ściśle określone wymagania w zakresie wymiarów, emisję ciepła, możliwości czyszczenia powierzchni, integracji systemu komunikacji i łatwości obsługi. Ostatnio coraz częściej zauważa się tendencję do tworzenia rozwiązań bardziej przyjaznych dla użytkownika oraz napędów dostosowanych do konkretnych zastosowań i zoptymalizowanych pod ich kątem.

OD KONSUMENTA DO WYTWÓRCY ENERGII

Fot. 2. Napędy firmy Danfoss pozwalają spełnić wszystkie wymagania związane z dokładnością, higieną i niewielkim rozmiarem

Procesy, które zawsze były uważane za energochłonne, są i będą optymalizowane w celu uzyskania lokalnych nadwyżek energii i oszczędności.

Przykładem może być gospodarka wodna, która odpowiada za wykorzystanie nawet 40% budżetu gminnego w krajach Europy. Jeśli podniesiemy poprzeczkę, to zapotrzebowanie na moc można zredukować nawet do zera poprzez

• ograniczenie zużycia energii przez silniki przy użyciu przetwornic AC,
• wytwarzanie bioenergii elektrycznej z osadów ściekowych.

Postępowa oczyszczalnia ścieków może potencjalnie wytworzyć ilość energii wystarczającą do zaspokojenia zapotrzebowania całego zakładu gospodarki wodnej: sieci wodociągowej, dystrybucyjnej i kanalizacyjnej.

W skali globalnej 8% światowego zapotrzebowania na energię pochłania gospodarka wodna, zatem potencjał oszczędności jest ogromny.

CO DALEJ?

Dzięki coraz mniejszym rozmiarom, coraz większym możliwościom i szerszemu stosowaniu inteligentnych technologii przetwornice częstotliwości stały się nieodłączną częścią sektora przemysłowego i prywatnego. W codziennym życiu nadal niewiele osób je zauważa, ponieważ większość napędów realizuje swoje zadania dyskretnie, w tle. Natomiast ich brak zauważyliby wszyscy i to natychmiastowo.

Należy spodziewać się przy tym jeszcze większej liczby zainstalowanych napędów nie tylko w nowych aplikacjach, ale także wszędzie tam gdzie ich do tej pory nie było, czyli w starszych i niemodernizowanych aplikacjach. Będzie to w dużej mierze podyktowane rachunkiem ekonomicznym, zwiększeniem wydajności i optymalizacją.

Biorąc pod uwagę aktualne nastroje ekonomiczne, ograniczenie całkowitych kosztów w cyklu życia produktu oraz optymalizacje wydajności systemu bez jednoczesnego pogorszenia jakości produktu, przetwornice częstotliwości AC odgrywają obecnie kluczową rolę na wczesnych etapach procesu projektowania. Elastyczne innowacyjne rozwiązania opracowywane w odpowiedzi na te potrzeby nadal będą wyznaczały podstawowy trend w prognozowanej przyszłości.

Danfoss
www.drives.danfoss.pl