Pramoniniai elektros varikliai plačiai naudojami įvairiose šiuolaikinės visuomenės srityse. Dėl tos priežasties, jie prisideda prie bendro išmetamų teršalų kiekio visame pasaulyje. Dabartiniais duomenimis daugiau kaip 300 mln. variklių sunaudoja daugiau kaip 45 proc. pasaulio elektros energijos, o iki 2040 m. šis skaičius gali padvigubėti. Todėl šiuo laikotarpiu ypač svarbu spręsti tvarios praktikos klausimus, o moksliniai tyrimai ir technologinė plėtra atlieka nepakeičiamą vaidmenį.
Variklių efektyvumo didinimas yra labai svarbus aspektas pasaulinės energetikos pereinamuoju laikotarpiu prie tvaresnių, atsinaujinančių energijos šaltinių. Tarptautinė energetikos agentūra (TEA) ragina patrigubinti investicijas į energijos vartojimo efektyvumą per ateinančius 10 metų , kad būtų pasiektas nulinis išmetamųjų teršalų kiekis (angl. net-zero). Nors technologija, leidžianti pereiti prie ekologiškesnės pramonės, jau egzistuoja, tačiau greitas ir platus jos pritaikymas yra iššūkis. Tam reikalingos inovacijos ir investicijos į mokslinius tyrimus ir technologinę plėtrą.
Moksliniai tyrimai ir technologinė plėtra – pokyčių variklis
Moksliniai tyrimai ir technologinė plėtra yra ypač aktualūs siekiant pasaulinių CO2 emisijų mažinimo tikslų. Dėka mokslinių tyrimų ir technologinės plėtros ne tik kuriamos novatoriškos technologijos, bet ir tobulinami bei gerinami jau egzistuojantys metodai. Klientai ir partneriai, spręsdami opiausius iššūkius, pasikliauja moksliniais tyrimais ir technologine plėtra bei pasitiki pažangia šios srities ekspertų patirtimi, kuri leidžia mesti iššūkį status quo ir atrasti galimybes, kurios anksčiau buvo laikomos nepasiekiamomis.
Elektros variklių technologinė pažanga
Kadangi varikliai sunaudoja daugiau kaip 45 proc. visos pasaulio elektros energijos, yra kur tobulėti siekiant ją sutaupyti. Kad ir nežymus sunaudojamos energijos efektyvumo padidinimas gali turėti reikšmingą poveikį. Pakeitus esamus variklius efektyvesniais, visos pasaulio elektros energijos suvartojimas gali sumažėti 10 proc. Dėl technologinės pažangos IE5 varikliai turi iki 40 proc. mažesnius energijos nuostolius, palyginti su labiau paplitusiais IE3 varikliais. Daugelis šiuo metu naudojamų variklių veikia pagal pasenusius energijos vartojimo efektyvumo standartus, todėl suvartojama daugiau energijos nei reikia. Perėjimas prie itin aukšto (angl. ultra-premium) efektyvumo variklių gali būti perspektyvi alternatyva, o įdiegus sinchroninių reaktyviųjų (angl. synchronous reluctance) SynRM variklių technologiją, tai galima pasiekti ir nenaudojant retųjų žemės metalų.
SynRM variklių tvarumą galima dar labiau padidinti ne tik taikant didelio efektyvumo konstrukciją be retųjų žemės metalų, bet ir naudojant ekologiškas medžiagas. Pavyzdžiui, demonstraciniame SynRM IE5 variklio modelyje naudojamas 100 proc. perdirbto aliuminio lydinio statoriaus korpusas ir guoliai, kuriems pagaminti į aplinką buvo išskirta mažai anglies dioksido. Todėl su šio variklio gamyba susijęs išmetamo CO2 kiekis yra net 20 proc. mažesnis.
„Powertrain“ efektyvumo didinimas naudojant pažangius dažnio keitiklius
Pramonės sektoriuje veikia daug elektros variklių, kurie sunaudoja beveik 70 proc. visos elektros energijos. Veiksminga priemonė, padedanti mažinti CO2 emisijas ir padidinti energijos vartojimo efektyvumą, yra dažnio keitiklio diegimas. Dažnio keitikliai efektyviai valdo elektros variklių greitį ir jų sukimo momentą. Todėl tam tikrais momentais energijos vartojimo efektyvumas padidėja iki 80 proc. Dėl tikslios greičio kontrolės dažnio keitikliai ne tik didina energetinį efektyvumą, bet optimizuoja darbo našumą ir sumažina įrangos apkrovą, o tai savo ruožtu padidina jos patikimumą. Šiuo metu tik apie 20 proc. elektrinių „powertrains“ turi tokius dažnio keitiklius.
Žemės ūkio arba paukštininkystės sektoriuose dažnio keitikliai yra itin aktualūs. Pavyzdžiui, įprastame kiaušinių gamybos ūkyje naudojama daugiau kaip 100 pavarų procesams, kurie veikia dėka variklių. Tai gali būti patalpų vėdinimas, šėrimas, valymas, rūšiavimas ir pakavimas. Net ir nedideli pakeitimai, pavyzdžiui, ventiliatoriaus ar siurblio greičio sumažinimas 20 proc., gali lemti 50 proc. mažesnį energijos suvartojimą ūkyje.
Skaitmeniniai energijos vartojimo efektyvumo sprendimai
Kitas pavyzdys, kaip inovacijos keičia pramonę, yra jos skaitmenizavimas. Skaitmenizavimas padeda priimti sprendimus, kaip parinkti tinkamą įrangą, jos gabaritus ir optimizuoti jos veikimą. Kai kalbama apie energetinį efektyvumą, tai puiki priemonė, užtikrinanti geriausią investicijų grąžą.
Pavyzdžiui, pasitelkus skaitmeninius sprendimus galima sukurti visą sistemą, skirtą stebėti „powertrain“ būklę, veikimą ir energijos vartojimo efektyvumą. Skaitmeninių įrankių surinktų duomenų analizė suteikia vertingų įžvalgų apie įrangos būklę ir našumą. Be to, skaitmenizavimo procesas reiškia, kad potencialias problemas galima aptikti anksti. Todėl galima imtis skubių veiksmų, kad būtų išvengtas neigiamas poveikis įrangos patikimumui, darbo našumui ir visapusiškai saugai.
Moksliniai tyrimai ir technologinė plėtra leido pasiekti reikšmingos pažangos skaitmeninių sprendimų srityje ir atrasti būdus, padedančius sumažinti finansines išlaidas ir išmetamų teršalų kiekį. Švedijos grindų dangos gamybos įmonė „Tarkett“ atliko skaitmeninį energijos vertinimą ir nustatė, kad vos 10 variklių modernizavimas pritaikant energetiškai efektyvias technologijas galėtų padidinti energijos vartojimo efektyvumą nuo 80 iki 95 proc. O atnaujinus variklius, per metus būtų sutaupyta 800 MWh energijos, kuri prilygsta 68 mln. išmaniųjų telefonų įkrovimui per metus.
Įvertinus ir atsižvelgus į teigiamą skaitmeninimo poveikį, didelė ABB mokslinių tyrimų ir technologinės plėtros komandos dalis skiria daug dėmesio programinės įrangos ir skaitmeninėms naujovėms. Šių technologijų tyrimai yra būtini siekiant plėtoti tvarias praktikas pramonės sektoriuje.
Mokslinių tyrimų ir technologinės plėtros įgūdžių tobulinimas
Apskritai, mokslinių tyrimų ir technologinės plėtros įtaka neapsiriboja vien tik technologijomis. Ji taip pat apima ir darbo jėgos, reikalingos technologinei pažangai įdiegti, formavimą. Moksliniai tyrimai ir technologinė plėtra yra ne tik technologinių naujovių variklis - ši sritis taip pat labai svarbi auginant naujos kartos specialistus.
Siekiant įveikti klimato kaitos keliamus iššūkius, būtinos bendros įvairių sektorių, įmonių, vyriausybių, akademinių bendruomenių ar net konkurentų žinios. Šį bendradarbiavimą atspindi Šį bendradarbiavimą atspindi ABB įkurtas Energijos vartojimo efektyvumo judėjimas, inicijuotas 2021 m. Judėjimas reiškia bendrą įsipareigojimą didinti energijos vartojimo efektyvumą, skatina žinių mainus tarp iniciatyvos narių ir pabrėžia vieningą susitarimą kovoti su klimato kaitos padariniais.
