Ecodesign – energiamegtakarítás rendszerszinten

Az Ecodesign direktívát az Európa Parlament és az Európa Tanács közösen alkotta meg. Célja, hogy csökkentse a különböző termékek energiafel­használását és környezeti hatását a teljes élettarta­muk során. Ezért az előírásokat a termék kialakítására szabták.

Az Ecodesign direktíva minden potenciálisan energiamegtakarításra alkalmas termékre kiterjed. Az eddigi, 2004-es szabályozás csak az energiát felhasználó termékekre vonatkozott, de most már minden energiával kapcsolatos termék a szabályozás hatálya alá esik. Az európai szabályozás alapja az Ecodesign direktíva. Az előírás minimális hatásfokokat (MEPS – Minimum Energy Performance Standard) határoz meg.
A világon érvényes, különböző energiahatékonysági előírásokat általában hasonló technikai szabványok alapján fogalmazták meg. Az egyes országok közti különbséget a hatályba lépés ideje és az éppen érvényes hatékonysági szintek adják (IE2, IE3 stb.). Az Európára vonatkozó Ecodesign-előírások könnyen összevethetők a nagyon hasonló észak-amerikai és ausztráliai előírásokkal.

A direktíva villamos hajtásrendszerekre vonatkozó részletei

Egy hajtásrendszer általában frekvenciaváltóból, motorból és egy esetleges áttételen keresztül a motorhoz kapcsolt alkalmazásból áll. Ez utóbbira az előírás nem terjed ki, ahogy a betápláló pont, és a haj­tásrendszerig tartó kábelezés sem. Része viszont a betápláló modul, a frekvenciaváltó és a működéséhez szükséges segédberendezések (rádiófrekvenciás zavarszűrők, védelmi eszközök, ventilátorok, a hajtásrendszer működését ellátó segédüzemi transzformátorok és egyéb szűrők).
A teljes hajtásmodul a frekvenciaváltót, a segédberendezéseket és a betápláló egységet tartalmazza. A rendszer alternatív megoldásként lágyindítót is tartalmazhat frekvenciaváltó helyett. A hajtásrendszer része a villamos motor. A hajtóművet és a hajtott alkalmazást a direktíva kiterjesztett termékként definiálja.
A motorok IE-besorolásához hasonlóan az EN 50598-2 szabvány az IE-osztályozással adja meg a frekvenciaváltók, az IES-sel pedig a frekvenciaváltó és a motor kombinációnak hatékonyságát. Ezt a szabványt 2015 elején mutatták be. A Danfoss VLT-frekvenciaváltók már most megfelelnek az Ecodesign legszigorúbb előírásainak: az IE2-besorolásba, tehát a leghatékonyabb osztályba tartoznak. Természetesen ez az érték már a beépített RFI-szűrők és DC-fojtók általi veszteséget is magában foglalja. Ha tehát a VLT-frekvenciaváltó egy IE2-es vagy IE3/IE4 osztályú motort hajt, akkor a rendszer is a legmagasabb, IES2-es besorolást kapja.

A motorokra vonatkozó Ecodesign-előírások

A motorokra vonatkozó minimális hatékonysági előírásokat (MEPS) az Európai Bizottság 640/2009 számú rendelete határozza meg. Ezen előírás a motorok egy jól körülhatárolható csoportjára vonatkozik. 2014 elején a 4/2014-es számú törvénymódosítás kiterjesztette az előírás hatálya alá eső motorok körét (1. ábra).

1. ábra Ecodesign-minősítésű motorok

Hatékonysági osztályok

Az IEC 60034-30 1-szabvány definiálja az IE1-…IE4-osztályokat. Az EU-szabályozás ezek közül csak az IE1-…IE3-osztályokra tartalmaz előírást.

A jogi előírások a gyakorlatban

A minimumhatékonysági előírások kritériumai a következők:

• Terhelési ciklus: S1 (folyamatos üzem) vagy S3 (periodikus üzem),

• Bekapcsolási arány > 80%,

• Pólusszám: 2…8,

• Teljesítménytartomány: 0,12…1000 kW,

• Névleges feszültség: <1000 V.

Jó összehasonlíthatóság

Az említett előírások jó összehasonlítási alapot adnak a különböző motorok számára. Ne felejtsük el, hogy minden osztály a paraméterek egy tartományára vonatkozik.
Az IEC60034-30-1 szabvány szerinti motor IE-osztályokban:

• Az osztályba sorolás a motor névleges terhelhetősége alapján történik,

• Ezenkívül a dokumentációban az 50 és 75 százalékos terhelési állapothoz tartozó hatásfokot is fel kell tüntetni a névleges frekvencián,

• A hatékonysági osztályok – a motor technológiájától függetlenül – hálózati indítású motorokra vonatkoznak,

• A magasabb hatásfokú szinkronmotorokra tipikusan a magasabb fordulatszám-tartomány a jellemző. Ezt a körülményt a felhasználónak érdemes figyelembe vennie, ha modernizálni kívánja rendszerét,

• A motor geometriai méretei a technológiától és IE-osztályától függően változhatnak.

A frekvenciaváltók Ecodesign előírásai

A frekvenciaváltókra vonatkozó előírások az EN 50598 szabványban kaptak helyet. A szabvány több részből áll:

EN 50598-1: 

• A frekvenciaváltó és motor beépítése kiterjesztett hajtásrendszerként, például egy szivattyúra,

EN 50598-2: 

• Hatékonysági osztályok definíciója,

• IE0…IE2-osztály frekvenciaváltók számára,

• IES0…IES2-osztály frekvenciaváltók és motorok együttese számára,

• További 8 pont foglalkozik a részterhelés veszteségeivel.

Hatékonysági osztályok

Az EN 50598-2 szabvány a frekvenciaváltókra vonatkozó IE0-…IE2-osztályokat definiálja. Ha egy frekvenciaváltó vesztesége az IE1 referenciaértéket legalább 25%-kal meghaladja, akkor IE0-besorolású. Ha a veszteség az IE1 referencia­értéknél 25%-kal kisebb, ekkor a besorolása IE2.

Az új szabvány az alábbi értéktartományokba eső frekvenciaváltókra tartalmaz előírásokat:

• Teljesítménytartomány: 0,12…1000 kW,

• Feszültségtartomány: 100…1000 V,

• Egytengelyes AC/AC-rendszerek, aszinkron motorral.

Az aktív bemenetű frekvenciaváltók kiesnek ebből a körből, mivel tipikusan nagyobb veszteséggel működnek. Európában a frekvenciaváltókra 2018-tól előreláthatólag az IE1 hatékonysági osztályú termékek alkalmazását követeli meg a szabályozás. Az IE-osztályba soroláshoz a mérést pontosan meghatározott terhelésnél, teljesítménytényezőnél és áramnál kell elvégezni. Az egyértemű mérési előírás lehetővé teszi különböző frekvenciaváltók összehasonlítását a hatékonysági osztályaik szerint.

A frekvenciaváltók IE-osztályba sorolása az EN 50598-2 szabvány szerint

- Az IE-osztályba soroláshoz a mérést a névleges frekvencia 90%-án, 100%-os áramterheléssel kell elvégezni,

- Speciális tesztbeállítások alkalmazása nem engedélyezett,

- A besorolási vizsgálatot a beépített funkciókat használva kell elvégezni. Ez a nem beépített funkciókat (pl.: EMC-szűrő vagy -fojtó) nem foglalja magában, de dokumentálni kell őket, ha 

• az általuk okozott veszteség meghaladja a frekvenciaváltó teljesítményének 0,1%-át,

• 5 W-nál nagyobb.

A gyártónak a részterhelésnél mérhető veszteségeket is dokumentálnia kell.

A Danfoss további energiamegtakarítást szolgáló eszközei

VLT^® ecoSmart
A Danfoss online eszközével akár a frekvenciaváltó, akár a teljes hajtásrendszer részterhelésen előforduló veszteségeit is könnyű meghatározni.

Bármilyen váltakozó áramú motor – ugyanazzal a VLT-vel
A szinkron reluktanciamotorok hajtásához 2014-ben bemutatott algoritmus először a VLT AutomationDrive frekvenciaváltóban jelent meg. Ma már a teljes prémium-termékkínálatba a vízkezelési alkalmazásokhoz készült VLT^® AQUA Drive-ba, a légkezelő, épületgépészeti felhasználásra tervezett VLT^® HVAC Drive-ba és a kimondottan hűtéstechnikai feladatokhoz készülő VLT^® Refrigeration Drive-ba is beépítik. E frekvenciaváltók mindegyike kínál automatikus motoradaptációt is, ami az aszinkron motorokon kívül az állandómágneses szinkronmotorokkal és a szinkron reluktancia­motorokkal is működik. A motorfüggetlen működési modell a kiegészítő funkciók széles tárházát kínálja az összes motortípushoz. Ide tartozik például a pillanatnyi tápfeszültség-kimaradás esetén hasznos kinetikus visszatáplálás, vagy a forgó motorokat könnyedén felismerő repülőstart-funkció.
A 0,25 kW-ostól egészen a 2 MW-os teljesítményű frekvenciaváltókig a motorfüggetlen szoftver az alapkivitel felár nélküli része.

Hátsó hűtőcsatorna 

A Danfoss-frekvenciaváltók hűtésmegoldása is jelentős megtakarítást hoz. A kihelyezhető hátsó hűtőborda vagy – 90 kW-ot meghaladó teljesítménynél – az egyedi hátsó hűtőcsatorna számottevően csökkenti az üzemi költségeket (2. ábra). A hátsó hűtőcsatorna – a frekvenciaváltó elektronikus alkatrészeitől függetlenül – minden esetben IP54-es védettségű, tehát a frekvenciaváltók veszteségi hőjének 85…90%-át a vezérlőteremből akár közvetlenül a szabadba is el lehet vezetni. Ezzel a vezérlőterem hűtési szükséglete jelentősen csökkenthető.

2. ábra A VLT-frekenciaváltók átgondolt hűtése csökkenti a vezérlőterem hőterhelését

Szerző: Zajácz János – Danfoss Kft.

Danfoss Kft.
1139 Budapest, Váci út 91.
Tel.: +36 1 450 2531, fax: +36 1 450 2539
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.danfoss.hu

Még több Danfoss

Címkék: frekvenciaváltó | VLT | EcoDesign