Racionalizacija korištenja energije primjenom reguliranih pogona

1

Program stručnog usavršavanja ovlaštenih inženjera elektrotehnike

ELEKTROTEHNIKA - XV tečaj

Nove tehnologije električnih postrojenja

Racionalizacija korištenja energije primjenom reguliranih pogona

mr sc Milivoj Puzak dipl. ing. – viši predavačTehničko veleučilište u Zagrebu

Elektrotehnički odjelZAGREB 15. 11. 2013.

milivoj.puzak @ tvz.hr

Potrošnja električne energije

Racionalizacija korištenja energije

udjeli potrošnje vrsta trošila kod krajnjih korisnika

2

Pogoni u postrojenjimaRacionalizacija korištenja energije

64% električne energije troši se u elektromotornim pogonima

Prikaz udjela potrošnje po djelatnostima


68% električne energije troše motori srednjih snaga

Prikaz udjela pojedinih vrsta pogona

3


Potrošnja električne energije u elektromotornim pogonima

Statistika pogona prema snazi motora, opterećenju i ukupnoj godišnjoj potrošnji


potencijali racionalizacije energije

4


Kriteriji izbora rješenje pogonaPrimarni zahtjev• pretvorba električne energije u mehaničku prema potrebi

tehnološkog procesa• potreban moment / snaga• potrebna brzinaZadaci sustava upravljanja

– štednja energije, optimalna potrošnja energije, – ekonomičnost– ekološki kriteriji - smanjenje zagađenja okoline


ne trošiti nepotrebno = smanjiti gubitke- u motoru

• pogonu prilagođen motor - odgovarajuća snaga• motor bolje korisnosti• ispravan motor

Kako smanjiti potrošnju?

– u radnom mehanizmu• smanjiti gubitke izborom odgovarajuće metode upravljanja• odgovarajući kapacitet• ispravan stroj

> Zadatak - utjecaj projektanta

5


Kako smanjiti potrošnju?Motori visoke korisnosti

• IEC 6034-30 (2008.) standardi korisnosti


Kako smanjiti potrošnju?motori povećane korisnosti (HE – high efficiency)

- projektom i izborom materijala povećana korisnost- motor teži i skuplji 10-30 %- isplativo za pogone u trajnom radu s konstantnim teretom

6


Pogoni s najvećim potencijalom optimiranja potrošnje

• Pumpe i ventilatori – transport fluida– prevelik kapacitet

• projektirano s rezervom za budućnost• povećana potreba u iznimnim situacijama • velike oscilacije potreba

– regulacija s gubicima• prigušenje • povratni tok fluida

Rješenje– asinkroni motor + pretvarač napona i frekvencije -

regulirani pogoni opće namjene– preko 2/3 novoinstaliranih reguliranih pogona su

frekvencijom regulirani asinkroni motori


Svojstva reguliranog asinkronog pogona s pretvaračem frekvencije

• + rješenje prevarača prilagođeno standardnim motorima• + korisnost pretvarača >98 %• + velik raspon regulacija brzina (od nula do višestruke

nazivne) i reverziranje• + faktor snage pogona > 0.95

• - opterećenje pojne mreže viših harmanicima struje• - opterećenje izolacije namota motora impulsnim

naponima• - povećana buka motora• - generiranje smetnji

7



Tipični energetski odnosi korisnosti transporta tekućina


Sniženje potrošnje zahvatima na procesnoj opremi pumpe


8


optimiranje potrošnje – analiza troškova

• availability – raspoloživost• capital cost – cijena opreme• maintance cost – cijena održavanja• operating cost – pogonski trošak• life time profit – profit tijekom radnog

vijeka• Life time cost – ukupni troškovi

• primjer pogona pumpe:• Cijena opreme 5 -10 %• cijena održavanja 5 %• cijena energije 85 – 90 %



• P = Q×H – potrebna snaga pogona• A = 1×1 = 1• B = 0.7×1.25 =0.875

9



• P= Q×H – potrebna snaga• A = 1× 1 = 1• B = 0.7×0.6= 0.42


Optimiranje potrošnje

promjene načina upravljanja• trottling - prigušenje u odvodu• starting /stoping – regulacija

ciklusima pogona• hydraulic coupling – hidraulična

regulacijska spojka (voight spojka)

10


optimiranje potrošnje

Upravljanje postrojenjem • Promjena radnog stanja

pogona prema potrebi –prilagođenje kapaciteta potrebi

• Regulacija tlaka otpreme regulacijom brzine pogona

Crpna stanica industrijske vode Pliva - Savski marof


utjecaj poboljšanja u procesu na potrošnju primarne energije

Usporedba potrebe primarne energije reguliranog pogona pumpe i regulacije prigušenjem

11


Primjer 1: Postrojenje pumpi daljinskog grijanja TETO Osijek

• Početno stanje



• Novo stanje: jedan regulirani pogon

12



• Postignute uštede - više načina prikazaUŠTEDE ENERGIJE SMANJENJE EMISIJE

EUR CO2 tona , benefit EUR

UKUPNI PROFIT

1.Električna energijauzeta iz mreže 46291

46 291

2. Kogeneracija-gorivo mazut 69 075 1234 12 340 81 415

3. Kogeneracija -gorivo plin 63 120 802 8 020 71 140



Zašto ima malo frekvencijski reguliranih pogona u termoobjektima?:

• tradicionalna rješenja pogona vlastite potrošnje (pumpi, ventilatora, mlinova,...) smatraju se provjerenim, pouzdanim i lako dostupnim, što se uzima važnijim od mogućih ušteda energije primjenom frekvencijski reguliranih pogona,

• nedostatak iskustva i povjerenja tradicionalno obrazovanih operatera elektrana u nove tehnologije,

• želi se potpuno iskoristiti vijek trajanja postojeće opreme,• izbjegavanje investicija za nove tehnologije i revitalizacije korištene

opreme i• analiza dobiti i troškova postrojenja kao cjeline zamaskira prinose

pojednačnog zahvata • ?

13


Primjer 2Pogoni pumpi CPS 3 Naftaplin Molve

• Početno stanje pumpaone aMDA obrade prirodnog plina

P3201-C

1750 kW, 3198 r/min

HT 3201

1750 kW

P3203-B

410 kW, 3198 r/min

P3201-B

1750 kW, 3198 r/min

PLINSKI MOTORPD3201-B

2500 kW, 900 r/min

M 900/3198

P3203-A

410 kW, 3198 r/min

P3201-A

1750 kW, 3198 r/min

PLINSKI MOTORPD3201-A

2500 kW, 900 r/min

M 900/3198

Zgrada pumpaonice

- povećati kapacitet obrade plina, smanjti troškove održavanja plinskih motora, aktivirati rad turbine povratnog toka

- zadržati ili povećati raspoloživost > smanjti potrebu držanja CPS 2 u toplom stanju


Primjer 2Pogoni pumpi CPS 3 Naftaplin Molve

• Nakon modernizacije

P3203-B

410 kW, 3198 r/min

P3201-B

1800 kW, 3198 r/min

PLINSKI MOTORPD3201-B

2500 kW, 900 r/min

P3203-C

410 kW,

EL. MOTOR

450 kW, 2970 r/min

M 900/3198Zgrada pumpaone

P3201- C

1800 kW, 3198 r/min

EL. MOTOR 1800 kW,

3200 r/min

P3203-A

410 kW, 3190 r/min

EL. MOTOR 450 kW,3190 r/min

P3201- A

1800 kW, 3198 r/min

EL. MOTOR 1800 kW,

3200 r/min

HT 3201

0-1750 kW

14


Pogoni pumpi CPS 3 Naftaplin Molve

Usporedba potrošnje primarne energije za potrebni tehnološki učin

Literatura1. ** Variable speed pumping A guide to successful Aplications; Europump

and Hydraulic Institute, Elsivier, Oxford GB, 2004.

2. *** IEC 60034-25 Guide for the design and performance of cage induction motors for converter supply; 2004

3. ABB drives and motors 6-stage energy saving plan 33AUA0000033832 REV A EN 6.5.2008 ABB. 2008.

4 D. Ban , M. Puzak, D. Grubišić: MOGUĆNOSTI POBOLJŠANJA TEHNOLOŠKOG PROCESA I UŠTEDA ENERGIJE PRIMJENOM FREKVENCIJSKI REGULIRANOG POGONA, ISKUSTVA IZ TE-TO OSIJEK: 11. savjetovanje HRO CIGRÉ Cavtat, 10. – 13. studenoga 2013.

5 D. Ban , M. Puzak, et al: ZAMJENA PLINSKOG POGONSKOG AGREGATA REGULIRANIM ELEKTROMOTORNIM POGONIMA NA SUSTAVU ZA UKLANJANJE KISELIH PLINOVA - PROBLEMI I NJIHOVO RJEŠAVANJE; Plinarski simpozij Dubrovnik 2005


Racionalizacija korištenja energije primjenom reguliranih pogona

Documents