بهینه سازی مصرف انرژی در الکتروموتورهای صنعتی با استفاده از کنترل کننده های دور موتور

بیش از   65% انرژی الکتریکی، در صنایع، در موتورهای الکتریکی مصرف میشود.فنها، پمپ ها، و کمپرسورها، بارهای اصلی موتورهای الکتریکی هستند.

میتوان اقدامات مختلفی برای صرفه جوئی انرژی الکتریکی در الکتروموتورهای صنعتی بعمل آورد. در حالت کلی این اقدامات به دو دسته تقسیم میشود:

1-   اقدامات مربوط به طراحی موتور

2-   اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها

تولید کنندگان موتور اینک موفقیتهای خوبی در زمینه طراحی و ساخت موتورهای با راندمان بالا بدست آورده اند. هر چند که قیمت این موتورها بالاتر است، ولی محاسبات ساده ای نشان می دهد که استفاده از این موتورها بسیار اقتصادی تر از انواع قدیمی ترشان است.

اقدامات مربوط به بهره برداری از موتورها را نیز میتوان به دو دسته تقسیم نمود:

1-   اقدامات روی موتور، نظیر تهویه، روغنکاری، و بارگذاری

2-  استفاده از درایو

در کنار ماموریت اصلی درایوها که همان تنظیم دور موتور است، مزایای بیشمار دیگری نیز عاید میگردد. که صرفه جوئی انرژی یکی از این مزایا است.استفاده از کنترل کننده های دور موتور هم در بهبود بهره وری تولید و هم در صرفه جویی مصرف انرژی - توانایی بازیافت انرژی تلفاتی در ترمزهای مکانیکی ویا انرژی تلف شده در مقاومت ترمز درایوهای معمولی به شبکه - در کاربردهای صنعتی ، علاوه بر پیامدهای اقتصادی آن ، کاهش آلاینده های محیطی را نیز بدنبال خواهد داشت.

قوانین افینیتی در کاربردهای فن و پمپ پایه نظری صرفه جوئی انرژی، با استفاده از درایو هستند. بر طبق این قوانین تنها باکاهش ده درصد از دور موتور 27% در مصرف انرژی الکتریکی صرفه جوئی خواهد شد. همچنین اگر دور موتور را 20% کاهش دهیم، باید انتظار 49% صرفه جوئی انرژی داشته باشیم.

باید توجه کرد که فنها و پمپ ها عمده ترین بارهای موتورهای الکتریکی هستند. اینها از ادواتی نظیر دمپرها و یا شیرهای خفه کن برای تنظیم دبی استفاده میکنند. اما این روشها انرژی را تلف میکنند.

عملکرد این تجهیزات را میتوان به راننده اتومبیلی تشبیه نمود که برای کاهش سرعت، در حالی که پدال گاز را تا آخر فشرده است، از پدال ترمز استفاده میکند. نمونه های عملی متعددی از کاربرد درایو در صرفه جوئی انرژی الکتریکی وجود دارد. برای مثال شرکت اطلس کوپکو با استفاده از درایو موفق شده است، مصرف انرژی کمپرسورهای تولیدی خود را به میزان 35% کاهش دهد.

در کنار این دستاورد مهم اطلس کوپکو توانسته است، با استفاده از درایو، فشار کمپرسور را با انعطاف و پایداری بیشتری کنترل نماید- جریان راه اندازی را به کمتر از 10% جریان نامی موتور کاهش دهد- و ضریب قدرت را به بیش از 95% برساند. و بدین ترتیب کمپرسورهای اطلس کوپکو نیازی به خازن اصلاح ضریب قدرت ندارند.

از سال 1994 ببعد که شرکت اطلس کوپکو این کمپرسورها را معرفی کرده است توانسته است بازار کمپرسورهای دنیا را تسخیر کند.

در کاربردهایی نظیر پمپ و فن استفاده از درایوها  تا 50% در کاهش مصرف انرژی موثر است.

پتانسیل قابل توجهی برای صرفه جوئی انرژی در نیروگاهها وجود دارد. مصرف داخلی نیروگاهها میتواند بین 5 تا 14 درصد برق تولیدی نیروگاه باشد. این میزان انرژی عمدتا" در ID فن، FD فن، فید پمپ، فنهای کولینگ تاور، و پمپ های سیرکولاسیون و خنک کن مصرف میشود.

یک مطالعه موردی از صرفه جوئی مصرف انرژی در نیروگاههای هند نشان میدهد، که از مجموع 22 واحد نیروگاهی 210 مگاواتی، با بکارگیری درایو در فنهای ID و یا پمپ های BFP ، سالانه بالغ بر 158 میلیون کیلووات ساعت انرژی، به ارزش 11.3 میلیون دلار صرفه جوئی حاصل میگردد. این درحالی است که ارزش سرمایه گذاری اولیه 25.7 میلیون دلار بوده است. و بدین ترتیب میتوان انتظار داشت که در کمتر از 2.3 سال سرمایه گذاری اولیه مستهلک شده و عواید سرشاری نصیب نیروگاهها گردد.

پتانسیل صرفه جوئی انرژی در صنایع سیمان از نیروگاهها نیز بالاتر است. در ایران حدود 9%  انرژی الکتریکی در کارخانجات سیمان مصرف میشود. در یک مطالعه نشان داده شد که میزان شدت انرژی الکتریکی در کارخانجات منتخب سیمان در ایران، در مقایسه با استانداردهای جهانی آن ، خیلی بالاتر است.

برآوردها نشان میدهد که در کارخانجات منتخب سالانه بالغ بر 138 میلیون کیلووات ساعت امکان صرفه جوئی انرژی وجود دارد.

محاسبات ساده ای نشان خواهد داد که در هر خط تولید سیمان بطور متوسط سالانه تا 1.5 میلیون دلار و در کل خطوط تولید سیمان در ایران، که بالغ بر 65 خط تولید میشود، سالانه پتانسیل 90 میلیون دلار صرفه جوئی انرژی وجود دارد.