Energibanta din motor -trimma musklerna i din anläggning Claes Andersson, ABB Svensk försälning Motorer & drivsystem Energibanta din motor -trimma musklerna i din anläggning © ABB Group April 3, 2017 | Slide 1

Innehållsförteckning Energieffektiva motordrifter Effektiva motorer och reglermetoder betyder stora besparingar Andra fördelar med hög verkningsgrad i motorer och reglering Drivkrafter för effektivisering Hur minska elkostnaderna i motordrifter? Några exempel Ny standard för att fastställa motorers verkningsgrad © ABB Group April 3, 2017 | Slide 2

Effektiva motorer och reglermetoder betyder stora besparingar Dyrt att välja hög verkningsgrad? © ABB Group April 3, 2017 | Slide 3

Varför effektivisera motordrifter Varför effektivisera motordrifter? Motordrifter motsvarar 40 % av Sveriges elförbrukning Total elanvändning 131 TWh (Sverige) Exempel Sverige Övrigt 19 TWh Bostäder & service 71 TWh Industrin 57 TWh Motorer 38 TWh Transporter 3 TWh Effektivare motordrifter är ofta en snabb och enkel väg till lägre energikostnader och mindre miljöpåverkan. För att ta reda på om en motor är anpassad och dimensionerad efter behoven så är första steget en energianalys. Om motorn använder mer energi än vad som behövs så kan man genom att investera i en ny och mer energieffektiv motor spara 1-10 procent på elräkningen. Förser man dessutom motorn med en frekvensomriktare så ökar besparingspotentialen med ytterligare 20 – 80 procent, beroende på tillämpningsområde. Tillägg till diagrammen: Bostäder & service förfogar över minst 10-12 TWh motorer, beroende på källa. I Transporter är i princip 100 % motorer. Sammantaget gör detta att motorer förbrukar 51-53 TWh el, vilket är ca 40 % av Sveriges elförbrukning. Rätt motor och dim.: En motor med bästa verkningsgrad har 0,5-3 %-enheter bättre verkningsgrad och rätt dimensionering betyder ännu mer för verkningsgraden. Rätt reglering: 20-80 % anges av Department of Energy, Amerikanska energimyndigheten och citeras av sin svenska motsvarighet. Jag kan bara instämma i siffrorna, i princip alla analyser jag gjort hamnar i intervallet med tyngdpunkten inom 30-55 % besparing. Effektiva motordrifter enkel väg till lägre elkostnad och miljöpåverkan Rätt motor och dimensionering spar 1-10% Rätt reglering spar 20-80%

Hur mycket går att spara i en motordrift? Bättre systemdesign: 5–60 % T.ex. grova och raka fläktkanaler Varvtalsreglering istället för strypning: 20–80 % Frekvensomriktare Rätt motorstorlek: 5–30 % Överdimensionering onödigt med bra motor Uppgradering av komponentverkningsgrad: 2–10% Välj produkter utifrån livscykelkostnaden Källa: Department Of Energy, USA © ABB Group April 3, 2017 | Slide 5

Uppskattad potential effektivisering av motordrifter Industrin Bostäder & service Elanvändning totalt i motorer (TWh) 38 12 Bästa verkningsgrad (TWh) -0,76 -0,36 Varvtalsregl pumpar & fläktar (TWh) -5,7 -2,4 Total besparing (TWh) -6,5 -2,8 Potentialen motsvarar ca 1,5 kärnkraftreaktor CO2-utsläpp: Räknat på det europeiska snittet motsvarar det en reduktion av Sveriges totala utsläpp med ca 9 % © ABB Group April 3, 2017 | Slide 6

Exempel på skillnad mellan motorer 30 kW standardmotor (IE1) Η = 92,0 % 30 kW HP-motor (IE3) Η = 94,7 % IE1-motorn ger: 6 600 kWh/år högre elförbrukning Ökade CO2-utsläpp motsvarande en familjebil som går 1750 mil/år*. * Baserat på Europagenomsnittet 0,5 kg CO2/kWh och 8500 drifttimmar/år © ABB Group April 3, 2017 | Slide 7

Ändring i effektuttag (P) när flöde minskas från 10 m3/s till 7 m3/s Varvtalsreglering Start/stopp-reglering Strypreglering By pass Pumpen går ej under 30% av tiden Pumpen går under 70% av tiden P= -11 % P= -55 % P= -18 % P= -30 % © ABB Group April 3, 2017 | Slide 8

Exempel från värmeverk Totalluftfläkt 250 kW Innan åtgärd Ledskenereglering 557 000 kWh/år 278 ton CO2/år* Efter åtgärd Varvtalsreglering 387 000 kWh/år 193 ton CO2/år* + Skillnaden i CO2-utsläpp motsvarar 22 medelstora bilar som går 1750 mil/år*. * Baserat på Europagenomsnittet 0,5 kg CO2/kWh © ABB Group April 3, 2017 | Slide 9

Andra fördelar med hög verkningsgrad Mindre underhåll och längre livslängd tack vare lägre temperatur i lindningar och lager Lägre ljudnivå genom mindre kylbehov Högre driftsäkerhet genom: Bättre förmåga att klara överlaster Bättre förmåga att klara onormala driftsituationer, som under- och överspänning eller fasobalans Bättre tolerans mot övertoner i spänning och ström © ABB Group April 3, 2017 | Slide 10

Fördelar med effektiv reglering Frekvensomriktare Tid Nominellt Varvtal Optimal styrning och kontroll genom varierande processer ger bästa kvalitet på slutresultatet. Kontrollerad överlast vid behov. Lågt varvtal vid låg last. Lägsta energikostnaden och lägre buller. Mjukstart av motorn ger minimala underhålls-kostnader i både mekaniska och elektriska system. © ABB Group April 3, 2017 | Slide 11

Förlusterna växer bakåt längs kabeln M h=0.4 h=0.9 h=0.75 Pförlust = 556 kW + 37 kW + 200 kW + 33 kW = 826 kW f1 f2 h=0.8 Pförlust = 260 kW + 18 kW + 31 kW + 25 kW = 334 kW P1 = 926 kW P2 = 100 kW P1 = 434 kW Strypreglering Frekvensomriktardrift © ABB Group April 3, 2017 | Slide 12

Övergripande drivkrafter för effektivisering Elpris på nordiska elbörsen Nordpool: EUR/MWh (≈ öre/kWh) ? Källa: Nord Pool, Svensk Energi © ABB Group April 3, 2017 | Slide 13

Övergripande drivkrafter för effektivisering Begränsade energiresurser = långsiktigt stigande kostnader Minskande bränsleresurser, globalt ökad efterfrågan och hårt utnyttjad produktionskapacitet Driver även på samhällets arbete för bl.a. effektivisering FNs klimatpanel -3000 forskares slutsatser: Jorden 0,74°C varmare på 100 år Större förändringar kommande 100 åren > 90 % sannolikhet beroende på människan CO2 anses vara största boven -380 ppm jämfört med 180-300 ppm de senaste 650 000 åren Sterns rapport (tidigare chef för Världsbanken): Åtgärda skadorna kommer kosta tiotals procent av BNP, men att undvika merparten av skadorna kostar bara några procent © ABB Group April 3, 2017 | Slide 14

CO2-halten jämfört med jordens medeltemperatur ppm koldioxid CO2-halt Avvikelse i jordens medeltemp (˚C) Temperatur © ABB Group April 3, 2017 | Slide 15

Omvärldsbeskrivning industri Elkostnaderna minskar resultatet rakt av – energieffektivitet en allt viktigare konkurrensfördel © ABB Group April 3, 2017 | Slide 16

Stora potentialer återstår Mindre industrier kan ofta halvera sin elanvändning Enligt bl.a. forskare från Linköping som studerat ca 200 företag Ventilation och tomgångsförluster ofta bästa potentialerna Tunga industrin har jobbat länge med effektivisering Trots det många drifter med stora förluster Exempel från ABB:s energianalyser: besparingspotentialen är 41 % i snitt (återbetalningstiden = 0,3–3,5 år, oftast omkring 1 år (motor och/eller frekvensomriktare) © ABB Group April 3, 2017 | Slide 17

Hur minska elkostnaderna i motordrifter? Helhetsgrepp på hela anläggningen Kräver arbetsgrupp och/eller inhyrd kompetens Bäst chans till systemoptimering Krav inom PFE (Program för energieffektivisering i tung industri) Energianalys av väl valda motordrifter Pumpar & fläktar har ofta stor del av elkostnaden och goda potentialer –varvtalsreglera! Använd enkel mjukvara eller kräv analys från leverantörer Trimning av befintliga system, t.ex.: Remdrifter: 5-20 % besparing Ändra pump- och fläkthjul © ABB Group April 3, 2017 | Slide 18

Tips inför val av motorer Ha en policy för inköp och omlindning Skillnaden i verkningsgrad 0–5 %-enheter Några månaders elkostnad motsvarar inköpspriset Lönsamt välja effektivaste motorn vid drift mer än halva året Ta hjälp av dataprogram eller EU:s verkningsgrads-klassning IE3 = högsta klassen

Enkla program för egna beräkningar PumpSave för jämförelse mellan olika reglermetoder i pumpsystem FanSave för jämförelse mellan olika reglermetoder i fläktsystem EffSave för jämförelse mellan motorer med olika verkningsgrad www.abb.se/motorer&drivsystem © ABB Group April 3, 2017 | Slide 20

Energi- och miljöanalys Standardkoncept: Information hos företaget Beskrivning av läget och trender på energiområdet Beskrivning av generella lösningar och besparingspotentialer Exempel från tidigare fall Rundvandring i anläggningen Val av 3-5 drifter att analysera Mätning av driftdata vid behov Analys Uppföljande mätning Rapport och presentation hos företaget © ABB Group April 3, 2017 | Slide 21

Referensfall 315 kW primärluftfläkt på värmeverk Tidigare: Ledskenereglering Drifttid: 4500 h/år Flöde: 30-100 % (jämnt fördelat) Elpris: 75 öre/kWh Åtgärd: Frekvensomriktare 30 % minskad elanvändning 126 ton mindre CO2/år Återbetalningstid 1,6 år © ABB Group April 3, 2017 | Slide 22

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) © ABB Group April 3, 2017 | Slide 23

Exempel 260 kW matarvattenpump på värmeverk Tidigare: överdimensionering och strypreglering Drifttid: 8000 h/år Flöde: 30–80 % Elpris: 75 öre/kWh Åtgärd: frekvensomriktare + ny processmotor (motsv. eff1) 40 % minskad elanvändning 253 ton mindre CO2/år Återbetalningstid 0,9 år © ABB Group April 3, 2017 | Slide 24

Referensfall Tidigare: Växelvis en eller två kompressorer Flöde: 90 eller 110 % Drifttid 8000 h/år Elpris: 50 öre/kWh Idag: Varvtalsreglering, mestadels 90 % (en kompressor) men periodvis upp till 120 % Elbesparing ca 454 000 kWh/år – motsv. 227 000 kr/år Återbetalningstid ca 1,4 år Minskat behov av kylning av kompressorerna © ABB Group April 3, 2017 | Slide 25

Länssjukhuset Ryhov Sparar miljoner med nya motorer och drivsystem Länssjukhuset Ryhov hade 30 fläktar med skovelvinkelreglering och 75 kW-motorer från 80-talet. Åtgärd: Installation av frekvens- omriktare och IE2-motorer Resultat Elanvändningen minskade 29 % Total elbesparing 3,7 miljoner sek/år ACH550 har 25 % lägre övertonshalt jämfört med traditionella frekvensomriktare. ” Vi har kanske tio procent av underhållsjobbet idag mot tidigare” Bengt Jönsson, Ryhovs länssjukhus

Ny klassning av verkningsgrader: IEC60034-30 IE1, IE2, IE3 1996 2008 η (%) Eff3 Eff2 Eff1 η (%) IE3 IE2 IE1 IE4, .. IE-klassningen ersatte Eff-klassningen oktober 2008 Effekt kW Spänning V Poltal 1,1-90 400 2, 4 Effekt kW Spänning V Poltal 0,75-375 ≤1000 2, 4, 6

Efter glödlamporna: Nu ska motorer bli effektivare EU-beslut 22 juli 2009 Ekodesign-direktivet = EU-beslut om lägsta energiprestanda för vissa produktgrupper EU tog beslut om Ekodesign-krav på motorer 22 juli 2009 2011 2015 2017 1 jan Krav på IE3 0,75-375 kW (IE2 vid varvtalsreglering) Krav på IE3 7,5-375 kW 16 juni Krav på minst IE2 2011: Förbjudet att producera eller importera motorer som har lägre verkningsgrad än IE2 inom EU. 2015: IE2 ok för varvtalsreglerade drifter HÄRIGENOM FÖRESKRIVS FÖLJANDE. Artikel 1 Syfte och tillämpningsområde 1. Denna förordning fastställer ekodesignkrav för utsläppande på marknaden och ibruktagande av motorer, inbegripet när motorerna är inbyggda i andra produkter. 2. Denna förordning ska inte tillämpas på a) motorer som är konstruerade för att fungera helt nedsänkta i en vätska, b) motorer som är inbyggda i en produkt (till exempel växel, pump, fläkt eller kompressor) och vars energiprestanda inte kan testas fristående från produkten, c) motorer som är utformade för att fungera i) på höjder över 1 000 meter över havet, ii) vid lufttemperaturer som överstiger 40 °C, iii) vid en högsta arbetstemperatur som överstiger 400 °C, iv) vid lufttemperaturer som understiger – 15 °C för alla motorer eller 0 °C för en motor med luftkylning, v) vid vattenkylningstemperaturer vid inloppet till en produkt som understiger 5 °C eller överstiger 25 °C, vi) i explosionsfarliga omgivningar enligt Europaparlamentets och rådets direktiv 94/9/EG ( 3 ), d) motorbromsar, utom beträffande informationskraven i bilaga 1 punkterna 2.3–2.6 och 2.12.

Ny IEC-standard För att fastställa verkningsgraden Gäller sedan september 2007 Visar i högre grad motorns verkliga verkningsgrad Gör att det nya värdet på verkningsgraden på en viss motor blir något lägre Skillnaden mellan effektiva och ineffektiva motorer kommer att öka Eff-klassningen utgår fortfarande från de gamla verkningsgradsvärdena = Viktigt att kolla vilken verkningsgrad som anges! © ABB Group April 3, 2017 | Slide 29

Exempel på skillnader Nya och gamla metoden Motor Gamla testmetoden IEC 60034-2: 1996 Nya testmetoden IEC 60034-2-1: 2007 7.5 kW, 2 poler 88.4% 87.9% 11 kW, 4 poler 90.9% 90.3% 160 kW, 4 poler 96.0% 95.4% ABB kommer tills vidare att redovisa både det gamla och nya värdet. Under 2009 beräknas efterföljare till Eff-klassningen introduceras. © ABB Group April 3, 2017 | Slide 30

Total elanvändning ca 131 TWh Varför effektivisera motordrifter? Motordrifter motsvarar 40 % av Sveriges elförbrukning Total elanvändning ca 131 TWh Motorer 12 TWh Motorer 38 TWh Bostäder & service 71 TWh Industrin 57 TWh 17 % 65 % Övrigt 59 TWh Övrigt 19 TWh Transporter 3 TWh Varför är det viktigt att välja bra motorer och reglermetoder? De har väl ofta över 90 % verkningsgrad hursomhelst? Men saken är den att de står för 65 % av industrins elkostnader och 40 % av hela landets elförbrukning. Sen är det skillnad på motorer och motorer, en bra och korrekt dimensionerad motor kan spara upp till 10 %. Sedan kan ytterligare 20-80 % sparas genom bra reglering. Effektiva motordrifter – enkel väg mot lägre elkostnad och miljöpåverkan! Rätt motor och dimensionering sparar 1–10 % Rätt reglering sparar upp till 80 % Med energi- och miljöanalyser identifieras de största besparingspotentialerna 1TWh = 1 000 000 MWh = 1 000 000 000 kWh

Sammanfattning Elpriset tillsammans med samhällets morötter och piskor kommer bara att göra effektivisering än mer nödvändigt Bra verkningsgrad & reglering ger: Sänkta energikostnader Mindre underhåll och längre livslängd Högre driftsäkerhet Bättre prestanda och kontroll i produktionen Lägre ljudnivå Mindre miljöbelastning Ny standard för motorers verkningsgrad – se till att jämföra äpplen och äpplen © ABB Group April 3, 2017 | Slide 32

Sammanfattning Hur kan ABB hjälpa till? Energi- & miljöanalyser Lättanvända analysverktyg på www.abb.se/motorer &drivsystem Beskriva tekniska möjligheter och goda exempel Guidning bland standarder, samhällets styrmedel m.m. Tips för policy för inköp, underhåll m.m. Utbildning Bollplank Produkter, system och erfarenhet av tillämpningarna © ABB Group April 3, 2017 | Slide 33

© ABB Group April 3, 2017 | Slide 34