Wraz z systematycznym zwiększaniem się liczby populacji na świecie, gwałtownie rośnie również zapotrzebowanie na wodę. To z kolei znacznie ogranicza dostępność do niej. Każdy z nas potrzebuje czystej wody do picia, gotowania i mycia, natomiast zakłady przemysłowe wykorzystują ją do chłodzenia i innych procesów przemysłowych. Głównym konsumentem jest jednak tutaj sektor rolniczy. Zgodnie z raportem ONZ do procesu nawadniania zużywa się ok. 70% dostępnej na świecie słodkiej wody.
Przetwarzanie oraz transportowanie tak ogromnych ilości zarówno czystej wody, jak i ścieków wymaga znacznych nakładów energii. Międzynarodowa Agencja Energetyczna (IEA) szacuje, że aż 4 procent światowej energii elektrycznej jest zużywane przez operacje wodne i ściekowe. Według UNESCO, straty ekonomiczne o wartości 3,9 mld USD każdego roku wciąż można przypisać nieefektywności przemysłu wodnego.
Oznacza to, że duża część energii elektrycznej zużywanej w przemyśle wodnym i ściekowym do zasilania pomp napędzanych silnikami elektrycznymi jest ostatecznie marnowana w codziennej działalności. Modernizacja do bardziej efektywnej energetycznie technologii silników jest szansą na skuteczną metodę redukcji zużycia energii w tych sektorach.
Na fali znaczących danych
Zakłady uzdatniania wody stosują energochłonne procesy, które codziennie przetłaczają miliony metrów sześciennych tego płynu. Pompy odpowiadają za ponad połowę całkowitego zużycia energii elektrycznej w oczyszczalniach ścieków i ponad trzy czwarte w zakładach uzdatniania wody pitnej. Z drugiej strony, energetyka wodna opierająca się wyłącznie na ruchu wody generuje około 15% światowej energii elektrycznej i jest szczególnie ważna dla krajów słabiej rozwiniętych, gdzie odpowiada za średnio za około połowę produkcji.
W związku z tym raport Grupy Banku Światowego stwierdza, że 70-80% miejsc pracy globalnej siły roboczej w krajach słabiej rozwiniętych uzależniona jest od wody, w porównaniu do już znaczących 50% w krajach o wysokich dochodach. Nieefektywne wykorzystanie energii w przemyśle wodnym skutkuje obniżeniem niezawodności i szybszym zużyciem infrastruktury i komponentów, czego skutkiem są ograniczenia w dostawach. Woda odgrywa kluczową rolę w wielu rodzajach działalności gospodarczej — niepewne dostawy mogą zaburzać wydajność i ograniczać zapotrzebowanie na pracę w sektorach zależnych od wody, takich jak rolnictwo, energetyka, produkcja i transport.
Płynąc z prądem zmian
Zakłady uzdatniania wody i oczyszczania ścieków mogą poprawić swoją efektywność energetyczną, modernizując silniki swoich pomp do rozwiązań wysokosprawnych, o niższej emisji, dodatkowo zasilane z przemienników częstotliwości (VSD). Możliwości oszczędzania energii są znaczące i zapewniają szybki zwrot z inwestycji, a pieniądze zaoszczędzone na niższych rachunkach za energię szybko pokrywają koszty modernizacji, często już w ciągu kilku miesięcy, w zależności od lokalnych kosztów energii.
System klasyfikacji efektywności energetycznej silników opracowany w normach przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC) zakłada, że każda wyższa klasa sprawności silnika zmniejsza straty energii o 20 procent. Wyzwaniem jest to, że wiele starszych instalacji w zakładach uzdatniania wody nadal wykorzystuje silniki IE1 i IE2. Dostępne na rynku rozwiązania o najwyższej sprawności, takie jak silniki synchroniczne reluktancyjne (SynRM) firmy ABB, mogą już dziś zapewnić antycypowany poziom hipersprawności IE6. Oparte są one o konstrukcję bez magnesów, zmniejszają straty energii o ponad 50 procent w porównaniu z silnikami indukcyjnymi IE3, przy jednoczesnej minimalizacji niezbędnych prac konserwacyjnych i bez wykorzystywania metali ziem rzadkich do produkcji.
Połączenie silnika z przemiennikiem częstotliwości to istotny sposób na dalsze zwiększanie efektywności energetycznej. Przemiennik dostosowuje prędkość i moment obrotowy silnika do potrzeb aplikacji, unikając marnowania energii elektrycznej wywołanej pracą silników z pełną prędkością i koniecznością dławienia. Nawet niewielkie zmniejszenie prędkości silnika może wielokrotnie obniżyć zużycie energii dzięki nieliniowej relacji między tymi dwiema zmiennymi. Szczególną zaletą technologii SynRM jest to, że wymaga ona przemiennika częstotliwości do pracy, więc silnik zawsze jest dostarczany jako pakiet w pełni zoptymalizowany pod kątem energooszczędnej pracy.
Strumień możliwości
Optymalizacja energii przy użyciu rozwiązań cyfrowych to kolejny sposób na zmniejszenie zużycia energii. Można ją wdrażać w sposób ciągły, na przykład poprzez instalację czujników na silnikach i pompach, a nawet optymalizację całej architektury systemu zakładu wodociągowego i kanalizacyjnego.
ABB produkuje również napędy przeznaczone specjalnie do zastosowań w przemyśle wodnym, takie jak ACQ580, które oferują dodatkowe przydatne możliwości. Funkcje te obejmują bezczujnikowe obliczanie przepływu, sterowanie wieloma pompami, kontrolę poziomu wody, łagodne napełnianie rur, ochronę przed pracą na sucho i automatyczne czyszczenie pomp.
Utrzymując się na powierzchni
Przejście na bardziej wydajne i niezawodne silniki połączone z przemiennikami częstotliwości to mądry ruch w sektorze wodnym i kanalizacyjnym. Takie modernizacje mogą pomóc operatorom zaoszczędzić pieniądze i jednocześnie chronić planetę, zwiększając wydajność na każdym poziomie, zapewniając jednocześnie długowieczność i ciągłość dostaw. Woda utrzymuje nasz świat na powierzchni — najmniej, co możemy zrobić, to zainwestować w wydajność i zrównoważony rozwój technologii, które utrzymują ją w ruchu.
