- Tässä kuussa tulee kuluneeksi 50 vuotta siitä, kun ABB:n pienjännitetaajuusmuuttaja tuotiin markkinoille
- Suomalaisen, myöhemmin ABB:hen yhdistyneen insinööritoimisto Strömbergin kehittämä pienjännitetaajuusmuuttaja on mullistanut teollisuuden energiankulutuksen
- Teollisuuden sähkömoottorit muuttavat 45 % maailman sähköstä liikkeeksi, mutta vain alle 25 % näistä moottoreista on tänä päivänä kytkettyinä taajuusmuuttajaan
- Taajuusmuuttajat säästävät EU:ssa jo nyt 41 TWh sähköä vuodessa, mutta niillä voitaisiin säästää joka vuosi vielä 140,7 TWh lisää
Lokakuussa 2025 tulee kuluneeksi 50 vuotta siitä, kun pienjännitetaajuusmuuttaja otettiin ensimmäistä kertaa kaupalliseen käyttöön suomalaisella sahalla vuonna 1975. Sen oli kehittänyt 1970-luvulla Strömberg, joka on ABB:n edeltäjä. ABB on tänä päivänä maailman johtava moottorien ja taajuusmuuttajien valmistaja.
Pienjännitetaajuusmuuttajalla pystyttiin poistamaan perinteisen oikosulkumoottorin pitkäaikainen rajoitus. Sen nopeus oli nimittäin pysynyt kiinteänä siitä lähtien, kun Nikola Tesla keksi sen vuonna 1888. Ennen taajuusmuuttajien käyttöönottoa prosessia säädettiin vaihtelevia kuormia varten yleensä mekaanisilla kuristusmenetelmillä. Niitä olivat vaimentimet tai venttiilit, jotka eivät juurikaan parantaneet energiatehokkuutta.
”ABB:n pienjännitetaajuusmuuttajat ovat olleet 50 vuoden ajan mukana monissa aikakautta määrittelevissä teknologioissa ja läpimurroissa aina sähköisestä julkisesta liikenteestä nykypäivän energiatehokkaaseen ja vähähiiliseen teollisuuteen. Ennen taajuusmuuttajia kiinteänopeuksisen moottorin saaminen oikeaan tehoon oli kuin olisi ajanut autoa kaasu pohjassa ja samalla jarruttanut nopeuden laskemiseksi”, kertoo ABB:n Drive Products -divisioonan johtaja Tuomo Höysniemi.
”Kaupallisessa mielessä tämä on hurjan kallis ongelma, mutta energiatehokkuuden kannalta se on vielä pahempi. Taajuusmuuttajan avulla voidaan säädellä tehoa tarkasti, mikä parantaa teollisuuden energiatehokkuutta ratkaisevasti. Pienjännitetaajuusmuuttajat olivat merkittävä läpimurto. Niistä on sittemmin tullut keskeinen standardi, jonka käyttöönotto on yleistynyt ja nopeutunut. Tästä huolimatta vain alle 25 % maailman teollisuusmoottoreista on nykyään kytketty taajuusmuuttajaan.”
Ensimmäiset kaupalliset pienjännitetaajuusmuuttajat kehitti 1970-luvun alussa suomalainen sähkötekniikkayritys Strömberg, josta tuli osa ABB:tä 1980-luvulla. Vuonna 1975 yritys lanseerasi SAMI A:n (Strömberg Asynchronous Motor Inverter). Se oli ensimmäinen matalajännitteinen taajuusmuuttaja, joka pystyi säätelemään induktiomoottorin nopeutta tarkasti.
Samana vuonna SAMI A asennettiin ensimmäisen kerran teolliseen käyttöön Pohjois-Suomessa sijaitsevalle Karihaaran sahalle. Silloin oli käytössä kolme 350 kVA:n / 500 V:n yksikköä. Tämä osoitti, että taajuusmuuttaja voi todistettavasti parantaa tehokkuutta ja luotettavuutta teollisessa ympäristössä. Teknologia laajentui nopeasti uusille aloille ja uusiin käyttökohteisiin, kuten Helsingin metrojärjestelmään, jossa se tuki entistä sujuvampaa ja energiatehokkaampaa julkista liikennettä.
Alkuperäistä kehitystyöryhmää johtanut Strömbergin insinööri Martti Harmoinen sai suomalaisen insinöörityöpalkinnon vuonna 1981 ja professorin arvonimen vuonna 1995.
”Kaikkiin maailman moottoreihin ei voida asentaa taajuusmuuttajaa, mutta suurimpaan osaan niistä sellainen ehdottomasti pitäisi asentaa”, sanoo ABB:n High Power -divisioonan johtaja Chris Poynter. ”Kestävää kehitystä pidetään kohtuuttoman kalliina, mutta energiatehokkuus ja hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on teollisuudessa kaupallisesti järkevää ja auttaa täyttämään velvollisuutemme planeettaa kohtaan. Taajuusmuuttajalla varustetun moottorin kokonaiskustannukset ovat paljon alhaisemmat kuin moottorin käyttäminen ennenaikaiseen vikaantumiseen asti.”
Riippumattomien tutkimusten mukaan taajuusmuuttajien laajempi käyttö sekä jatkuvan että muuttuvan virtauksen sovelluksissa voisi EU:ssa vähentää vuotuista energiankulutusta noin 140 terawattitunnilla. Näitä sovelluksia ovat pumput, puhaltimet ja kompressorit. ABB:n arvion mukaan taajuusmuuttajien käyttö näissä tilanteissa voi säästää jopa 12 prosenttia energiaa asennusta kohden.
Martti Harmoinen menehtyi vuonna 2023, mutta hänen työnsä pysyy keskeisenä, kun ABB edistää älykkäitä ja tehokkaita moottorijärjestelmiä maailmanlaajuisesti. ABB on nykyään markkinajohtaja taajuusmuuttajien suunnittelussa ja valmistuksessa. Se panostaa jatkuvasti huipputeknologiaan, jotta teollisuuden energiatehokkuuspotentiaali saataisiin hyödynnettyä täysimääräisesti kaikkialla maailmassa. Seuraavien 50 vuoden aikana saatamme nähdä uusia kehitysharppauksia ja taajuusmuuttajien laajempaa käyttöönottoa maailmanlaajuisesti. Edessä voi kuitenkin olla myös jotakin aivan uutta – ja ABB on aina tilanteen tasalla.
Lisätietoja pienjännitetaajuusmuuttajien historiasta ja vaikutuksesta on saatavilla osoitteesta 50 years of LV drives | ABB.
