www.pemp.pl

DLACZEGO STOSOWAĆ SILNIKI

ENERGOOSZCZĘDNE ?

www.pemp.pl

Elektryczne układy napędowe w krajach
UE

To:

•znaczący udział w całkowitym zużyciu
energii elektrycznej w UE przekraczający 50%;

• duży potencjał oszczędności (wymiana
silników i układy płynnej regulacji prędkości
obrotowej);

• powszechność stosowania – szczególnie
silników indukcyjnych 3-fazowych.

www.pemp.pl

Jak uzyskano wzrost
sprawności?

Poprzez rozwiązania techniczne zmierzające do ograniczenia
strat energii.

-

wzrost masy materiałów

czynnych: zwiększenie
przekroju przewodów w
uzwojeniu stojana poprzez
powiększenie przekroju
żłobków blach stojana;

- skrócenie długości
połączeń czołowych
uzwojeń stojana;

- zmniejszenie liczby
zwojów w uzwojeniu
stojana.

- zwiększenie ilości
materiałów czynnych
(aluminium, miedź)
poprzez zwiększenie
przekroju żłobków z
zachowaniem rozkrojów
blach;

- zwiększenie przekroju
uzwojenia;

- zmniejszenie strat w
stojanie i wirniku
umożliwia zastosowanie
wentylatora o mniejszej
średnicy;

- dopasowanie
konstrukcji stojana do
lepszych warunków
przepływu powietrza
(mniejsze straty na
tarcie aerodynamiczne);

- dobór mniejszych
przewietrzników
zewnętrznych

- odpowiedni dobór
łożysk (selekcja pod
kątem średnic i luzu
poprzecznego);

- poprawa
smarowania łożysk;

- zastosowanie blach
elektrotechnicznych o
mniejszej stratności i
grubości;

- wydłużenie pakietu
blach stojana
(wydłużenie obudowy
silniki bez zmian
wymiarów
montażowych);

- optymalizacja
wielkości szczeliny
powietrznej pomiędzy
wirnikiem a stojanem;

- poprawa kształtu
zębów (profil
zakończeń żłobków);

- zastosowanie klinów
żłobkowych z
materiału
magnetycznego;

www.pemp.pl

Inne zalety uzyskane w
wyniku usprawnień
technicznych

Poza wyższą sprawnością
silniki energooszczędne
charakteryzują się:

- niższymi przyrostami
temperatury uzwojenia,
łożysk i obudowy (stąd
większa odporność na
przeciążenia);

- cichszą pracą;
- obniżonym poziomem
drgań;

- wyższą trwałością niż silnik
standardowy;

- niższymi kosztami
eksploatacyjnymi;

Porównanie sprawności silników
standardowych i
energooszczędnych

www.pemp.pl

Kiedy można zastosować silnik
energooszczędny?

Inne przesłanki dla zastosowania silników
energooszczędnych:

• wyposażana jest nowa instalacja o przewidywanej
długiej żywotności,

• w przypadku znacznych modyfikacji warunków
pracy napędu w obsługiwanym procesie,

• zamiast przezwajania starych jednostek o
standardowej konstrukcji,

• przy zastępowaniu silników przewymiarowanych
lub niedociążonych,

• gdy wymiana silnika jest częścią programu
oszczędzania energii.

Co jeszcze należy brać pod uwagę przy doborze silnika
energooszczędnego?

• zazwyczaj wyższą prędkość obrotową silnika
energooszczędnego: jeżeli prędkość obrotowa silnika
energooszczędnego jest większa niż prędkość obrotowa
zastępowanego silnika standardowego o takiej samej
liczbie biegunów, to zwiększa się wydajność
technologiczna napędzanego urządzenia np. pompa
napełniająca zbiornik napełni go w krótszym czasie;

• parametry rozruchowe silnika np.: wyższe prądy
rozruchu w silniku energooszczędnym.

Podstawowe wytyczne:

W praktyce silniki energooszczędne znajdują
zastosowanie do pracy ciągłej * do napędu takich
urządzeń jak: wentylatory , pompy odśrodkowe,
mieszadła.

Zastosowanie silnika energooszczędnego w
miejsce silnika standardowego jest uzasadnione
wówczas, gdy czas pracy silnika w ciągu roku jest
na tyle długi, że w wyniku takiego przedsięwzięcia
uzyskuje się znaczące oszczędności energii
pobieranej przez napęd elektryczny. Wartość tego
efektu zależy od wzajemnej relacji wartości
sprawności silników.

Przy ocenie celowości zastosowania silnika
energooszczędnego nie należy przyjmować z góry
ustalonej minimalnej liczby godzin pracy silnika w
ciągu roku, ale trzeba uwzględniać konkretną
sytuację.

* praca ciągła nie oznacza tu nieprzerwanego działania przez kilkadziesiąt, czy kilkaset
godzin, tylko czas, w którym silnik osiąga ustalony stan cieplny - możliwe są nawet 1 do 2
rozruchów na godzinę

* praca ciągła nie oznacza tu nieprzerwanego działania przez kilkadziesiąt, czy kilkaset
godzin, tylko czas, w którym silnik osiąga ustalony stan cieplny - możliwe są nawet 1 do 2
rozruchów na godzinę

www.pemp.pl

Jak kupić silnik energooszczędny

taniej?

Silniki indukcyjne 3 -fazowe niskiego

napięcia

o mocy 0,75 do 160 kW

Silniki indukcyjne 3 -fazowe o mocy powyżej
200 kW

www.pemp.pl

Oznakowanie silników o podwyższonej
sprawności

www.pemp.pl

Przykład 1

Czas zwrotu nakładów poniesionych na zakup silnika
energooszczędnego serii SEE zamiast standardowego serii Sg.

Na przykładzie silników indukcyjnych niskiego napięcia, 4-
biegunowych.

Koszt jednostkowy energii elektrycznej przyjęto na poziomie
0,3 zł/kWh.

Silniki pracują przy obciążeniu nominalnym.

Opłacalność inwestycji

Przykład 2

Czas zwrotu nakładów poniesionych na zakup silnika
energooszczędnego serii Sh zamiast remontu silnika
istniejącego, który uległ awarii (serie SCDdm – 250 kW; SZDr –
800 i 1250 kW).

Na przykładzie silników indukcyjnych na napięcie 6000 V, 4-
biegunowych.

Koszt jednostkowy energii elektrycznej przyjęto na poziomie
0,2 zł/kWh.

Silniki pracują przy obciążeniu nominalnym.

www.pemp.pl

Przykład w oparciu o porównanie kosztów ponoszonych
w cyklu życia silnika energooszczędnego i
standardowego.

Analizę LCC dla silnika indukcyjnego uproszczono do określenia kosztów zakupu
i kosztów użytkowania, jako kosztu energii elektrycznej pobranej z sieci w
okresie eksploatacji .

Do analizy porównawczej wybrano silniki standardowe i energooszczędne o 2
parach biegunów i mocach znamionowych 2,2; 18,5; 75 kW .

Czas eksploatacji silników określono na 15 lat. Czas pracy w ciągu roku od 200
do 6000 h.

Założono, że silniki pracują przy obciążeniu 75% mocy nominalnej.

Przyjęto stałą (w czasie eksploatacji) cenę energii elektrycznej na poziomie 0,3
zł/kWh.

Stopa dyskonta 6,5%.

Ile można zaoszczędzić stosując silnik
energooszczędny zamiast
standardowego?

Komentarz

Miejsca zerowe wyznaczonych funkcji pokazują przy
jakim min. czasie pracy silnika w każdym roku w ciągu
15 lat eksploatacji, wzrost kosztów w cyklu życia
spowodowany wyższą ceną silnika
energooszczędnego równoważony jest wartością
zaoszczędzonej energii elektrycznej.

Dalsze informacje (na przykładzie silnika 75 kW)

Różnica w kosztach poniesionych w cyklu życia (przez
15 lat eksploatacji) silnika energooszczędnego i
standardowego przy cyklu pracy w każdym roku 6000
h z obciążeniem 75% mocy nominalnej wynosi

14 375

zł

na korzyść silnika energooszczędnego.

www.pemp.pl

W wyniku oszczędności energii elektrycznej w układzie
napędowym gdzie zastosowano silnik energooszczędny
zamiast standardowego uzyskujemy efekt ekologiczny
zlokalizowany w elektrowni zawodowej. Produkcja 1 kWh
energii elektrycznej wiąże się z następującą emisją *:

• CO

2

– 1,014 kg/kWh;

• SO

2

– 2,2 g/kWh;

• NO

x

– 1,2 g/kWh;

• Pył – 1,8 g/kWh;
*

wskaźniki, wyznaczone w oparciu o dane statystyczne, przyjęte zostały przez Fundację

Ekofundusz do rozliczeń efektu ekologicznego dla przedsięwzięć związanych z modernizacją
elektrycznych układów napędowych

Efekt ekologiczny

www.pemp.pl

W ostatnich kilkudziesięciu latach na świecie podjęto szereg
inicjatyw dla zmniejszenia zużycia energii w napędach
elektrycznych np.:

Stany Zjednoczone - ustawa EPAct z 1992 roku określająca
minimalny obligatoryjny poziom sprawności standardowych silników
indukcyjnych mocy 1 – 200 HP. Od roku 1997 sprzedaż na rynku USA
silników o sprawności niższej od określonej w EPAct jest prawnie
zabroniona.

Unia

Europejska

–

działania

Stowarzyszenia

Europejskich

Producentów Maszyn Elektrycznych i Energoelektroniki CEMEP
(klasyfikacja Ef dla silników wytwarzanych przez producentów
skupionych w Stowarzyszeniu – dotyczy 3-fazowych silników
indukcyjnych o mocy od 1,1 do 90 kW). Porozumienie zawarto w 1999
roku.

Australia – wprowadzenie przez rząd w 2001 roku minimalnych
wymagań co do sprawności silników indukcyjnych tzw. MEPS
(Minimum Energy Performance Standards) dotyczą one 3-fazowych
silników indukcyjnych w zakresie mocy od 0,73 do 185 kW
produkowanych i importowanych do Australii.

Uwarunkowania prawne a stosowanie
silników energooszczędnych

Stosowanie silników o wyższej klasie sprawności (Ef1 lub Ef2)
jak na razie nie jest w Unii Europejskiej obligatoryjne.

Jednak, rozwiązania prawne będą zmierzać w kierunku
ustalenia minimalnych wymagań dla tej grupy urządzeń
dostępnych na rynku UE np.:
• Dyrektywa 2005/32/WE ustanawiającą ogólne zasady ustalania

wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów wykorzystujących

energię i przygotowywane szczegółowe wytyczne o ecodesign dla

napędów elektrycznych;
• dokumenty referencyjne BAT o efektywności energetycznej;

Rozwiązania prawne w Polsce:
• dobrowolna norma SEP odnośnie wymagań

i doboru silników energooszczędnych;
• zapisy o konieczności stosowania silników

energooszczędnych w inwestycjach

współfinansowanych przez instytucje

wspierające projekty z zakresu ochrony

środowiska – Zasady Fundacji Ekofundusz;
• zielone zamówienia publiczne - włączanie

kryteriów środowiskowych do zamówień

publicznych.