Nykyisin 45 prosenttia kaikesta tuotetusta sähköstä kuluu erilaisissa rakennuksissa ja teollisuuden sovelluksissa moottorikäyttöiseen liikkeenohjaukseen. Sähköntuotanto kuitenkin aiheuttaa merkittävän osan ilmastoa lämmittävistä hiilidioksidipäästöistä. Jos haluamme pienentää päästöjä ja pysäyttää ilmaston lämpenemisen, energiatehokkaat moottorit ovat siihen yksi parhaista keinoista. Moottorivaihtoehdoista IE5-tahtireluktanssimoottorit (SynRM) ovat paras valinta.
Sähkömoottorit muuttavat liikkeeksi 45 prosenttia kaikesta sähköstä.
Moottorit vaikuttavat arkeesi
Melkein kaikki käyttöhyödykkeemme valmistetaan tehtaissa, halusimmepa sitä tai emme. Esimerkiksi elintarvikkeet tai vaatteet sekä muut tuotteet joko valmistetaan tai käsitellään jollakin tavalla, tavallisesti tuotantolinjoilla, jotka ovat käynnissä keskeytymättä 24 tuntia vuorokaudessa 365 päivänä vuodessa. Maailmassa jokainen tuotantolinja tarvitsee moottoreita pysyäkseen liikkeessä ja tuulettimia viilentämistä varten. Sama tilanne on vesihuollossa, sillä vedenkulutus merkitsee sähkömoottoreilla toimivien pumppujen käyttöä. Kaikki kuviteltavissa olevat alat tarvitsevat moottoreita, ja koko maailmassa teollisuudessa onkin arviolta 300 miljoonaa sähkömoottoreilla toimivaa järjestelmää.
Jos jokaisen moottorin tehokkuutta pystyttäisiin parantamaan edes muutamalla prosentilla, olisi energian säästö valtava. Säästöihin pääseminen on mahdollista tahtireluktanssimoottoreilla, joiden kehittäminen nykyvaiheeseen on kestänyt vuosia. Niiden ominaisuuksista on syytä tietää ainakin viisi asiaa.
1. Reluktanssimoottori on vanha keksintö
Reluktanssimoottori keksittiin vuonna 1838. Sen ensimmäinen versio oli molemmin puolin avonapainen, ja käyntinopeutta säädeltiin mekaanisilla kytkimillä. Kytkinten käyttämisen nopeus vaikutti menetelmänä moottoreiden pyörimisnopeuteen. Höyrykoneiden aikaan 1800-luvulla moottoreiden pyörimisnopeudet olivatkin hyvin alhaisia. Ajan mittaan kytkinmenetelmät kehittyivät, joskin moottoreilla oli edelleen varjopuolensa, ja esimerkiksi pyörimisnopeus oli vääntömomentin värähtelyn vuoksi epäsäännöllinen.
Mitä on reluktanssi? Magneetin varaus liikkuu metallissa samalla tavalla kuin sähkö kulkee johdoissa. Mitä heikommin magneetin varaus liikkuu, sitä heikompi on magneettikenttä. Varauksen siirtymiseen vaikuttavaa vastusta kutsutaan reluktanssiksi.
2. Ensimmäinen tahtireluktanssimoottori keksittiin 1923
Teoriassa tahtireluktanssimoottoreiden piti pyöriä paljon tasaisemmin verrattuna molemmin puolin avonapaisiin reluktanssimoottoreihin, koska ne pyörivät samatahtisesti lähtöjännitteen taajuuden kanssa. Tuon ajan teknologia ei kuitenkaan mahdollistanut tarkkaa ohjausta, joten moottoreita ei pystytty käyttämään tehokkaasti. Kesti melkein 90 vuotta ennen kuin saataville tuli sopiva ohjausteknologia.
3. Tahtireluktanssimoottorit toimivat taajuusmuuttajien avulla
Pitkälle kehitetty taajuusmuuttajien puolijohde-elektroniikka ja ohjelmistot mahdollistavat moottorin lähtöjännitteen taajuuden erittäin tarkat muutokset tuhansia kertoja sekunnissa. Siksi vaihtuvanopeuksiseen käyttöön tarkoitetuilla taajuusmuuttajilla voidaan ohjata hyvin tehokkaasti tahtireluktanssimoottoreita juuri oikeaan käynti- ja pyörimisnopeuteen.
Miten moottorin ohjaaminen taajuusmuuttajalla säästää energiaa? Monet teollisuudessa käytettävät laitteet, kuten liukuhihnat, toimivat yksinopeuksisilla sähkömoottoreilla. Laitteen käyntinopeutta muutetaan perinteisesti vaihteilla samaan tapaan kuin autossa. Tällöin moottori kuitenkin ohjaa myös vaihteita, ja toimii usein tarpeettoman kovalla nopeudella. Kaikki tämä hukkaa energiaa. Kun moottorin nopeutta ohjataan suoraan, ei vaihteita tarvita. Laitteen nopeuden hidastamiseen riittää yksinkertaisesti se, että sen moottoria käytetään pienemmällä nopeudella. Näin taajuusmuuttajat toimivat – ne ohjaavat moottorin nopeutta suoraan. Vaihteita ei tarvita eikä energiaa kulu turhaan.
4. ABB toi ensimmäisenä markkinoille nykyaikaista tahtireluktanssiteknologiaa
ABB:n insinöörit huomasivat vuonna 2004, että yhtiön taajuusmuuttajateknologia sopii tahtireluktanssimoottoreiden ohjaukseen.
Vuosien tutkimuksen, testauksen ja kehitystyön jälkeen ABB julkisti uudet SynRM-moottorinohjauspakettinsa vuonna 2011 Saksassa Hannoverin messuilla. Uudet moottorit suunniteltiin alusta asti käytettäväksi yhdessä taajuusmuuttajien kanssa. Tämä takasi optimaalisen tehokkuuden, moottorin tarkan ohjauksen, erinomaisen luotettavuuden ja tuotteen pitkän käyttöiän, jonka suurta merkitystä ei kannata unohtaa. Teollisuuden aloilla, joiden tuotanto on keskeytymätöntä, moottoreita täytyy vaihtaa uusiin joka kolmas tai neljäs kuukausi.
5. IE5-moottorit ovat energiatehokkaimpia moottoreita
Nykyään ABB valmistaa SynRM-moottorinohjauspaketteja, joiden moottoreilla on erinomainen IE5-energiatehokkuusluokitus. Se on parasta tehokkaiden moottorien saatavilla olevaa teknologiaa. Tällä hetkellä useimpien teollisuudessa käytettävien moottorien energiatehokkuusluokitus on IE3. ABB:n IE5 SynRM ‑moottoreiden energiahävikki on kuitenkin jopa 40 prosenttia pienempi kuin IE3-moottoreiden. Niiden käyttö vaikuttaa maailmanlaajuiseen energiankulutukseen, sillä ne kuluttavat vähemmän energiaa ja niiden vaikutus hiilidioksidipäästöihin on merkittävästi pienempi.
Säästä rahaa ja pidä huolta maapallosta
Vaikka uusien asetusten mukaiset tehokkaammat moottorit ja taajuusmuuttajat tuovat merkittäviä etuja, energiankulutusta voitaisiin kuitenkin vähentää tätäkin enemmän. AsetukLiiketoiminnan näkökulmasta SynRM-teknologian avulla säästetään vuosittain sekä sähköä että kustannuksia. Ympäristön kannalta se vähentää merkittävästi hiilidioksidipäästöjä.
Meillä siis on jo teknologia, jolla energiaa hukkaavan kehityksen suunnan voi kääntää. Tarvitaan vain päätös sen käyttämisestä. Ole mukana toimimassa energiatehokkuuden puolesta ja tekemässä yhdessä maailmasta energiatehokkaampi.
Tehosta prosesseja optimaalisiksi valitsemalla itse SynRM-moottoriin sopiva taajuusmuuttaja tai käytä apuna taajuusmuuttajan valintatyökalua.
