Moderni azionamenti elettrici ad alta efficienza energetica: tendenze e prospettive

I moderni azionamenti elettrici hanno una serie di possibilità per risparmi significativi nel loro funzionamento. Con motori efficienti, inverter adeguati e applicazioni IIoT (Industrial Internet of Things) avanzate, l'uso delle risorse sarà più efficiente e i costi del ciclo di vita potranno essere ridotti.

Circa l'80% di tutta l'energia consumata dagli attuali azionamenti elettrici proviene da motori elettrici di medie dimensioni, che generalmente non sono efficienti dal punto di vista energetico secondo gli standard attuali e che sono tipicamente sovradimensionati per l'applicazione.

Il costo dell'energia consumata da un motore nel corso della sua vita è fino al 97% dei costi operativi totali. Pertanto, trovare una soluzione che massimizzi l'efficienza dei motori elettrici è sia economico che rispettoso dell'ambiente.

Oggi ci incontriamo azionamenti elettrici in quasi tutte le fasi, soprattutto nell'industria e nell'edilizia, ad esempio in pompe, compressori e impianti di climatizzazione, gru, ascensori e nastri trasportatori.

Allo stesso tempo, l'industria rappresenta più di un terzo del consumo mondiale di elettricità, di cui quasi il 70% di questa quota è dovuto ai motori elettrici. Gli edifici rappresentano un ulteriore 30% del consumo globale di elettricità, con motori elettrici che rappresentano il 38% di questa quota.

E la domanda è in aumento: si prevede che l'attuale produzione economica globale raddoppierà entro il 2050. Allo stesso tempo, aumenterà la domanda di azionamenti elettrici. Allo stesso tempo, aprirà spazio per il risparmio attraverso soluzioni di sistema intelligenti. Studi recenti dimostrano che l'acquisto di un nuovo motore elettrico può far risparmiare in media fino al 30% sui costi energetici.

In base all'accordo sul clima di Parigi del 2015, 196 paesi si sono impegnati a rallentare il riscaldamento globale. Tuttavia, ciò è contrastato da megatrend come l'urbanizzazione, la mobilità e l'automazione, che inevitabilmente aumentano il consumo energetico quotidiano.

Pertanto, gli sforzi per migliorare l'efficienza energetica sono ora diventati l'obiettivo principale dell'attuazione pratica dell'accordo di Parigi. Nuove direttive sul funzionamento economico dei motori elettrici vengono introdotte in tutto il mondo, ad esempio nell'Unione Europea, negli Stati Uniti e in Cina.

In particolare, le nuove direttive europee fissano l'obiettivo di ridurre le emissioni di CO2 di 40 milioni di tonnellate entro il 2030. Il mezzo per raggiungere questo obiettivo deve essere l'introduzione obbligatoria di tecnologie economicamente vantaggiose. La Cina mira a ridurre il consumo di energia del 13,5% del PIL e le emissioni di CO22 del 18% entro il 2025.

Le soluzioni di rete e l'attenta analisi dei dati di impianto sono le migliori soluzioni per portare l'efficienza energetica a livelli realmente sostenibili.

Ma non è affatto necessario acquistare immediatamente nuovi sistemi in ogni situazione. Anche quelli vecchi possono spesso essere modificati per essere efficienti dal punto di vista energetico con gli accessori giusti.

Moderno inverter (convertitori di frequenza) e i motori ad alta efficienza possono risparmiare fino al 30% di energia nelle tipiche applicazioni industriali, come pompe, ventole o compressori, rispetto ai tradizionali sistemi non regolati.

I casi di studio mostrano che questi risparmi possono essere aumentati fino al 45% incorporando una soluzione di azionamento ottimizzata, in questo caso una pompa.

Il sistema include un inverter che assicura che l'azionamento sia efficiente dal punto di vista energetico anche a carico parziale adattando la velocità e la coppia ai requisiti di carico correnti. Ciò significa che ogni applicazione è sempre ottimizzata per le prestazioni di cui ha bisogno.

Quanto più specifiche e diversificate sono le applicazioni ei componenti, tanto più complesso può essere l'intero sistema. Pertanto, soprattutto in un ambiente industriale, è necessario scegliere approcci che tengano conto del sistema in dettaglio con tutte le sue interazioni ed effetti sinergici e possano armonizzarlo in modo ottimale.

È fondato di sensori intelligenti e strumenti analitici che tracciano, allineano e migliorano tutti i flussi di lavoro e fanno parte di un approccio sistemico di livello superiore.

I sensori intelligenti consentono di analizzare i motori collegati a livello di motore.Gli inverter moderni di solito non necessitano di sensori esterni aggiuntivi, perché ne sono direttamente dotati o possono valutare direttamente determinati parametri del sistema e trasmetterli.

Anche in fase di progettazione, gli errori di selezione e dimensionamento possono essere rilevati mediante la simulazione virtuale dei singoli componenti dell'azionamento. La raccolta e l'analisi dei dati in movimento sono abilitate attraverso la connettività al cloud e alle applicazioni industriali end-to-end. Nella produzione, le soluzioni di azionamento digitale aiutano a identificare tempestivamente potenziali problemi e quindi a prevenire malfunzionamenti.

La raccolta di dati dai singoli componenti dell'unità può anche rivelare effetti indiretti non correlati all'unità. In questo modo è possibile ottimizzare continuamente l'intero funzionamento di un sistema interconnesso, in modo semplice e senza particolari conoscenze.

Sulla base dell'esperienza direttamente in produzione, si può affermare che è possibile risparmiare fino al 10% di energia utilizzando sensori intelligenti e applicazioni di analisi dei dati provenienti da processi complessi. Grazie a uno speciale servizio di prevenzione basato sulla rete IIoT, la vita dei componenti può essere aumentata fino al 30% e le loro prestazioni possono essere aumentate dell'8-12%.