EU on säätänyt asetuksia, joiden tarkoituksena on lisätä teollisuuden energiatehokkuutta tiukentamalla vähitellen energiatehokkuusstandardeja. Ecodesign-direktiivin1 ensimmäinen oikeudellinen kehys hyväksyttiin vuonna 2009. Sillä pyritään ”parantamaan EU-tuotteiden kiertotaloutta, energiatehokkuutta ja muuta ympäristökestävyyttä”.
EU:ssa teollisuus on suurimpia sähkön kuluttajia – yli 26 prosenttia sähköstä2 menee teollisuudelle. Ecodesign-sääntöjä sovelletaan erityisesti sähkömoottoreihin. Niitä käytetään yleisesti lähes kaikilla teollisuudenaloilla ja ne kuluttavat huomattavan paljon energiaa. Edistyksellisempien moottoriteknologioiden edut ovat niin vakuuttavia, että laitteisto kannattaa uusia varhain ja Ecodesign-asetuksen vähimmäisvaatimuksia enemmän.
Monet nykyisistä sähkömoottoreista ovat olleet käytössä yli kymmenen vuotta – joissakin tapauksissa yli 20 vuotta tai pidempäänkin. Tuossa ajassa moottoriteknologia on kehittynyt huomattavasti ja moottoreista on tullut energiatehokkaampia. Vanhojen moottoreiden uusimisessa ei siis kannata odottaa niiden käyttöiän loppuun asti.
CO2-päästöjen vähentäminen ja vastuullisemman tulevaisuuden suunnittelu ovat globaaleja prioriteetteja. Meidän on siirryttävä hiilettömään energiantuotantoon, mutta meidän on myös hyödynnettävä nyt tuottamamme ja käyttämämme energia mahdollisimman tehokkaasti. – Jukka Hannuksela, Head of Global Standards and Compliance, ABB IEC LV Motors
Lainsäädännön soveltamisala
Nykyistä asetusta sovelletaan kolmivaiheisiin yksinopeuksisiin pienjänniteoikosulkumoottoreihin, joiden nimellisteho on 0,12–1 000 kilowattia (kW), sekä taajuusmuuttajiin.
Asetus tulee voimaan kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe tuli voimaan 1.7.2021. Siinä uusittavilta ja uusien laitteistojen moottoreilta vaaditaan IE2-luokan hyötysuhdetta, kun moottorin nimellisteho on alle 0,75 kW, tai IE3-luokan hyötysuhdetta, kun nimellisteho on 0,75 kW tai suurempi. Sitä sovelletaan myös jarrumoottoreihin, joissa on ulkoiset jarrut, sekä räjähdysvaarallisissa tiloissa käytettäviksi suunniteltuihin moottoreihin (ex-moottoreihin).
Toinen vaihe tuli voimaan 1.7.2023. Se sisältää lisäyksiä ensimmäisen vaiheen vaatimuksiin. Uudessa vaiheessa vaaditaan entistä parempaa energiatehokkuutta ja sitä sovelletaan useampiin moottorityyppeihin. Ensimmäisen vaiheen tapaan toinenkin vaihe koskee sekä uusia että uusittavia laitteistoja.
IE4-tason hyötysuhteesta tulee pakollinen standardi 3-vaiheisille 2-, 4- ja 6-napaisille yksinopeuksisille moottoreille, joiden nimellisjännite on 75–200 kW. Näitä vaatimuksia ei sovelleta jarrumoottoreihin eikä ex-moottoreihin. Siksi näiden moottoreiden tulee jatkossakin täyttää vähintään IE3-tason hyötysuhde. Eurooppa vaatii IE4-tason hyötysuhdetta ensimmäisenä maailmassa, mutta muualla seurataan todennäköisesti perässä.
Toisessa vaiheessa asetetaan vaatimuksia myös yksivaihemoottoreille, joiden nimellisteho on vähintään 0,12 kW – niiltä vaaditaan vähintään IE2-tason hyötysuhdetta.
Kuva 1: Vaiheessa 2 vaadittava IE4-hyötysuhde 
Kuva 2: Vaiheessa 2 ex- ja 1-vaihemoottoreihin laajennettu sovellusala 
Kuva 3: Ei muutoksia taajuusmuuttajia koskeviin vaatimuksiin vaiheessa 2
Mitä tämä tarkoittaa käytännössä?
Uusissa ja uusittavissa laitteistoissa vaaditaan lakisääteisesti käyttämään tehokkaampaa teknologiaa. Laitoksilta, joissa on moottoreita käytössä, ei vaadita välittömiä toimia. Tehokkaampiin moottoreihin vaihtamisesta heti olisi kuitenkin selvää hyötyä toimijoille.
Ensinnäkin suuritehoiset moottorit kuluttavat vähemmän energiaa, etenkin yhdistelmänä taajuusmuuttajan kanssa. Taajuusmuuttajat hillitsevät moottorin nopeutta ja vääntöä ja varmistavat, että ne vastaavat täsmälleen tehtävän vaatimuksia. Aina, kun moottori ei käy täydellä nopeudella, se säästää sähköä verrattuna ilman taajuusmuuttajaa käytettävään moottoriin. Näin säästyy huomattavasti energiaa – joissain tapauksissa peräti 25 prosenttia tai enemmänkin.
Tämä on merkittävää, sillä sähkö on monissa laitoksissa suurin käyttökustannuserä. Sähkölaskun säästöt lyhentävät takaisinmaksuaikaa – joissain tapauksissa vain muutamaan kuukauteen. Kun moottorin ja taajuusmuuttajan yhdistelmä on maksanut itsensä takaisin, se tuottaa säästöjä käyttöikänsä loppuun asti.
Merkittäviä tuloksia voidaan saavuttaa, kun moottoreita uusitaan suuressa mittakaavassa ekosuunnittelulainsäädännön vaatimusten mukaisesti. Jos kaikki maailmalla käytössä olevat teollisuusmoottorit korvattaisiin vaatimusten mukaisilla energiatehokkailla malleilla, maailmanlaajuinen kokonaisenergiankulutus laskisi 10 prosenttia.
Vaatimustenmukaisuutta edellä
Uudella moottoriteknologialla saavutetaan myös hyötysuhde, joka on huomattavasti nykyisen ekosuunnitteluasetuksen vähimmäisvaatimuksia parempi. Tämän ansiosta toimijat voivat tehokkaasti varmistaa, että laitteistot kestävät aikaa ja täyttävät todennäköisesti voimaan tulevat tiukemmatkin vaatimukset.
Tahtireluktanssitekniikkaa (SynRM) käyttävät moottori-taajuusmuuttajapaketit saavuttavat IE5-tason hyötysuhteen ja voivat vähentää energiahäviöitä peräti 40 prosenttia IE3-tason moottoreihin verrattuna. Tämä lyhentää takaisinmaksuaikaa entisestään sekä pienentää sähkölaskuja ja päästöjä entistä enemmän. Tavanomaiset toteutetuista SynRM-sovelluksista todistetusti saadut energiansäästöt ovat noin 25 prosenttia.
Lisäksi tehokas ja oikein mitoitettu laitteisto toimii alhaisemmalla lämpötilalla. Se parantaa luotettavuutta ja pidentää käyttöikää. Edistyksellisissä nykyaikaisissa moottoreissa ja taajuusmuuttajissa on myös sisäänrakennettuja ominaisuuksia, jotka parantavat hyötysuhdetta ja tuottavat useita muita hyötyjä.
Lattiayritys hyödyntää energiatehokkuutta
Moottorin uusiminen kannattaa, koska sen investointikustannus on vain pieni murto-osa sen kokonaiskustannuksista. Ruotsalainen lattianpäällysteitä valmistava Tarkett ymmärsi tämän ja päätti korvata kymmenen vanhaa moottoria tehokkailla nykyaikaisilla malleilla.
Tarkett määritti IE5-tason SynRM-moottori-taajuusmuuttajapaketteja, joiden energiatehokkuus on parhaimmillaan 95 prosenttia. Näiden moottoreiden takaisinmaksuajaksi arvioitiin 19 kuukautta, mutta energian hintojen nousun myötä se saattaa lyhentyä.
Moottoreiden uusiminen oli helppoa, koska nykyaikaiset moottorit suunnitellaan drop-in-vaihtomoottoreiksi vanhemmille malleille. Moottorit säästävät energiaa 800 megawattituntia (MWh) joka vuosi. Tämä alentaa Tarkettin käyttökustannuksia ja vähentää päästöjä.
Energiatehokkuus on tulevaisuutta
Tehokkuus on jo nyt kriittisen tärkeä asia teollisuudelle, ja jatkossa asetuksia säädetään yhä kunnianhimoisemmiksi. EU-lainsäädäntö asettaa vertailutason maailmalle, ja muualla epäilemättä seurataan aivan vanavedessä. Tämä on hyvä uutinen, sillä päästöjen vähenemisestä on hyötyä kaikille ja yritykset hyötyvät alhaisemmista käyttökustannuksista. Energiatehokkuuden parantamisesta tosiaankin hyötyvät kaikki.
Lue lisää teollisuuden energiatehokkuudesta osoitteesta energyefficiencymovement.com.
1EU:n Ecodesign-direktiivi
2Eurostat: Teollisuuden sähkönkulutus
