Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych
Nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników asynchronicznych wprowadzanych na rynek Unii Europejskiej – Rozporządzenie Komisji UE 2019/1781
Rozwój szeroko pojętego przemysłu nie może odbywać się kosztem środowiska naturalnego. Liczne ograniczenia dotyczące emisji szkodliwych gazów, będących skutkiem ubocznym procesów wytwarzania energii (np. z węgla) są bodźcem do poszukiwania nowych źródeł energii (m.in. źródła odnawialne) oraz ulepszania aktualnie istniejących urządzeń i procesów przemysłowych w celu ograniczenia zużycia produkowanej energii. Dodatkowym czynnikiem determinującym ww. działania jest znaczący wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w stosunku do możliwości wytwórczych.
Około 50% energii elektrycznej wyprodukowanej w Polsce wykorzystywane jest przez układy napędowe z silnikami elektrycznymi. Z tego względu zastosowanie energooszczędnych układów napędowych z silnikami elektrycznymi o wysokiej sprawności może przynieść znaczące efekty w ograniczaniu ww. negatywnych skutków rozwoju naszego kraju przy jednoczesnym zapewnieniu wymiernych oszczędności dla użytkownika.
Klasy sprawności silników
Podstawową wielkością określającą przewidywane oszczędności wynikające z zastosowania silnika energooszczędnego jest jego sprawność, która powiązana jest z klasą sprawności (rys. 1).
Na terenie Unii Europejskiej podział silników elektrycznych pod kątem sprawności odbywa się przy wykorzystaniu klasyfikacji IE (International Efficiency) wg normy EN 60034-30-1:2014:
Rys. 1. Zależność pomiędzy sprawnością silników a klasami sprawności IE.
Przyporządkowanie silnika do danej klasy sprawności następuje przez porównanie sprawności silnika wyznaczonej według ustalonej metody pomiaru (wg normy EN 60034-2-1:2007) z wymaganiami minimalnej sprawności dla danej klasy sprawności IE (rys. 2).
Rys. 2. Przykładowe wymagania sprawności dla poszczególnych klas sprawności silników czterobiegunowych 2p=4 (sprawność wyznaczona wg normy EN 60034-2-1:2007).
Należy podkreślić, że norma EN 60034-30-1:2014, określająca klasy sprawności silników (IE) i powiązane z nimi minimalne wartości sprawności, jak wszystkie inne normy jest dokumentem do dobrowolnego stosowania – wymagania prawne (obligatoryjne) w zakresie minimalnego poziomu sprawności silników wprowadzanych na rynek UE określone są w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady oraz powiązanych z nią Rozporządzeniach.
Nowe rozporządzenie KE
W październiku 2019 roku Komisja Europejska opublikowała nowe Rozporządzenie 2019/1781 (uchylające dotychczasowe Rozporządzenia 640/2009 i 4/2014) dotyczące minimalnych sprawności silników elektrycznych oraz przemienników częstotliwości wprowadzanych na rynek UE. Przedmiotowe Rozporządzenie związane z Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE, określa nie tylko minimalne wartości sprawności i skojarzone z nimi klasy sprawności (zbieżne z klasami sprawności IE zdefiniowanymi w normie EN 60034-30-1:2014), ale również definiuje cechy silników, które podlegają pod to Rozporządzenie (istnieją pewne wykluczenia) – patrz tabela 1.
Tabela 1.
Nowe Rozporządzenie UE 2019/1781 dotyczące minimalnej sprawności silników elektrycznych - zakres obowiązywania |
|
Rodzaje silników |
|
Napięcie znamionowe |
50V ÷ 1000V |
Częstotliwość znamionowa |
50Hz, 60Hz lub 50Hz/60Hz |
Zakres mocy |
0,12kW ÷ 1000kW |
Rodzaj pracy |
S1, S3≥80 %, S6≥80 % |
Liczba biegunów |
2p=2, 4, 6, 8 |
Klasy sprawności |
|
Temperatura otoczenia |
-30°C ÷ +60°C |
Temperatura wody chłodzącej (dla silników o chłodzeniu wodnym) |
0°C ÷ +32°C |
Wysokość zainstalowania |
do 4000 m n.p.m. |
Silniki wyłączone z nowego Rozporządzenia |
|
|
Nowe Rozporządzenie Komisji Europejskiej 2019/1781 wprowadza szereg zmian i nowych wyzwań przed producentami silników elektrycznych oraz ich użytkownikami. Najważniejsze z nich to wymaganie sprawności w klasie IE3 dla silników przeciwwybuchowych (z wyłączeniem silników przeznaczonych dla przemysłu górniczego), określenie minimalnej klasy sprawności IE4 dla silników o mocy od 75kW do 200kW oraz wprowadzenie poziomu IE3 również dla silników zasilanych z przemienników częstotliwości (wykluczenie możliwości wprowadzania na rynek silników w klasie sprawności IE2 do zasilania z przemienników częstotliwości) – szczegóły wymagań wraz z datami obowiązywania podano w tabeli 2.
Tabela 2. Harmonogram wdrożenia nowych wymogów w zakresie sprawności silników.
Typ silnika |
Wymagana klasa sprawności |
Silniki ogólnego przeznaczenia |
Silniki przeciwwybuchowe z wyłączeniem silników dla przemysłu górniczego |
|
Budowy wzmocnionej (Ex eb) |
Pozostałe |
|||
3-fazowy |
IE2 |
2p = 2, 4, 6, 8 & 0,12kW ÷ <0,75kW |
2p = 2, 4, 6, 8 & 0,12kW ÷ 1000kW |
nie dotyczy |
od 2021-07-01 |
od 2023-07-01 |
|||
IE3 |
2p = 2, 4, 6, 8 & 0,75kW ÷ 1000kW |
nie dotyczy |
2p = 2, 4, 6, 8 & 0,75kW ÷ 1000kW |
|
od 2021-07-01 |
od 2021-07-01 |
|||
IE4 |
2p = 2, 4, 6 & 75kW ÷ 200kW |
nie dotyczy |
nie dotyczy |
|
od 2023-07-01 |
||||
1-fazowy |
IE2 |
≥0,12kW |
||
od 2023-07-01 |
Przedmiotowe Rozporządzenie UE 2019/1781 w zakresie minimalnego poziomu sprawności definiuje również wymagania dla Państw członkowskich odnośnie weryfikacji efektywności energetycznej silników dostępnych na rynku oraz wytyczne dla producentów w kwestii dokumentacji technicznej dołączanej do silników.
Pełny tekst przedmiotowej Regulacji dostępny jest na stronie Komisji Europejskiej (http://data.europa.eu/eli/reg/2019/1781/oj).
Na podstawie analiz przeprowadzonych przez Komisję Europejską, szacuje się, że przedmiotowe nowe wymagania w zakresie sprawności silników (określone w nowym Rozporządzeniu) przyczynią się do ograniczenia rocznego zużycia energii elektrycznej o około 10TWh oraz do zmniejszenia rocznej emisji gazów cieplarnianych o 3Mt ekwiwalentu dwutlenku węgla do roku 2030.
Autor: mgr inż. Adam Owczarzy
CELMA INDUKTA S.A. - Dział Rozwoju
źródło: CANTONI MOTOR S.A.
https://www.cantonigroup.com/pl/page/aktualnosci/details/2/258