Martijn Brinks Business Unit manager WEG Netherlands mbrinks@weg.net

WEG – Transforming energy into solutions

Martijn Brinks BU manager WEG Netherlands

Robert Berger Owner / Director EN Motoren

Fabrikant van elektromotoren

• Speciale motoren in kleine series of enkele stuks.

• Ontwikkelt samen met klanten speciale motoren.

• Is dealer van WEG motoren Brazilië.

• Past veel WEG motoren aan naar

klant specificaties.

Opgericht in 1961,

WEG is een van de grootste

Producenten op gebied van elektotechnische

en mechanische oplossingen

Met meer dan 33.000 medewerkers

is WEG als wereldwijde partner actief

in meer dan 135 landen

Groei mondiaal energieverbruik @ Miljard kWh

10.405 10.950

11.898

14.510

15.280

17.305

18.719

20.120

21.650

1990 1995 2000 2007 2015 2020 2025 2030 2035

US Energy Information Administration, 2011

Regelgeving EU Scope:

→ Enkeltoerige, 3 fasen (inductie) motoren

→ 2, 4 and 6 pool

→ Van0.75 to 375kW

→ Frequentie: 50, 60 en 50/60Hz

→ Voltage tot 1000V

Nameplate informatie:

→ Efficiency level (IE2/IE3)

→ Efficiency values for 50, 75 and 100% load

→ CE mark

Requirements

Regelgeving EU

Directive 640/2009 NIET van toepassing op:

• Motoren welke ontworpen zijn om volledig ondergedompelt te

opereren;

• Motoren welke compleet geintergreerd zijn in een produkt

(bijvoorbeeld tandwiel, pomp, fan of compressor) en waarvan

het energieverbruik niet onafhankelijk bepaalt kan worden;

• 2 speed motors

Motor specifiek ontwikkeld voor de volgende toepassingen:

• Hoogte boven de 4.000 meter boven zeeniveau;

• Omgevingstemperatuur boven de 60°C;

• Maximum werktemperatuur boven de 400 °C;

• Standaard omgevingstemperatuur kleiner of gelijk aan -30°C

• Waar de koelwatertemperatuur bij ingang lager is dan 0 °C of

hoger dan 35 °C;

• In potentiele Ex omgevingen volgens Directive 94/9/EC van het

Europees Parlement en de Concil;

• Rem motoren.

• Dedicated Frequentie omvormer design (not suitable for DOL)

• TEAO

Andere technieken?

Geen magneten, geen rotorkooi

Geen joule verliezen in de rotor

Vergelijkbare stator als asynchrone

motor

Separate besturing (Frequentie

omvormer) vereist.

relatief hogere stroom, lagere power

factor

Meest efficiente techniek

Koppels in verhouding met stroom en

formaat zijn groot

hoge power factor

Separate besturing (Frequentie

omvormer) nodig

Rare earth magneten

Synchroon reluctance Permanent magneet

BLAC or BLDC motoren

Meestal feriet magneten

Met name voor lage vermogens (huishoudelijk)

Eenvoudige fabricage

Separate (soms geintergreerde) besturing nodig

Standaard Asynchrone rotor kooianker

voor starten

Permanent (rare earth) magneten voor

continu bedrijf

GEEN separate besturing nodig

Met name geschikt voor applicaties

met lage massatraagheid

EC motoren Hybrid motoren

• Hoog rendement, hoger dan kortsluitanker motoren. • Bij gelijk vermogen kleiner dan kortsluitanker motoren. • Hoog rendement bij lage toerentallen. • Kan met dezelfde frequentie omvormer als kortsluitanker motoren.

• Duurder. • Gevoelig voor hoge temperaturen en trillingen. • Niet zo goed overbelastbaar. • Onderhoud.

In de rotor van de kortsluitanker motor vindt energie omzetting plaats, dus verlies.

Bijna altijd als IEC normmotor. 55kW 4-polig zit in frame 250M Dat betekent ashoogte 250mm Flens/voet maten naar norm As diameter naar norm

De stappen om van IE1 naar IE4 te komen:

Meer blik Meer koper Eventueel zelfs koper in de rotor Kleinere waaier

De motoren blijven in IEC norm maar gaan toch groeien.

De consequentie:

Van 92,1% rendement naar 95,8% De consequenties: Voordelen: - rendement - minder warmte - minder luchtverplaatsing - minder lawaai Nadelen: - duurder in aanschaf - groter maar wel binnen IEC - zwaarder - massatraagheid groter - bij vervanging kunnen niet IEC gebonden inbouwmaten probleem geven - lagere cos phi - nominaal stroom wordt niet lager

IE0 IE1 IE2 IE3 IE4

(1997)

Efficiëntie % 91,3 92,1 93,5 94,6 95,8

Verlies kW 5,24 4,71 3,82 3,14 2,41

Wat levert het op van IE0 naar IE4?

Uren / dag 20

Dagen / jaar 360

€ / kWh 0,08 Geïnstalleerde motor 55 kW 4-polig 1997 IE0

W22 Super Premium motor 55 kW 4-polig IE4

91,3 Efficiëntie ɳ (%) 95,7

433.735 Jaarlijks verbruik (kWh)

413.793

34.698,00 Jaarlijks verbruik (€)

33.103,00

Jaarlijkse besparing (kWh) 19.942 Jaarlijkse besparing (€) 1.595,-

Typeplaat gegevens opnemen: • Spanning u • Stroom I • Cos ϕ • Vermogen P Formule: P=u x Ѵ3 x I x cos ϕ x eff Dus: P = eff u x Ѵ3 x I x cos ϕ

The electrical

energy used at the

Industry represents

~30%

The electrical motors

consumption at the

industry represents

~65%

En nu?

Extended product approach? De beslissing om te investeren in nieuwe machines wordt niet eenvoudig. Verschillende oplossingen en technieken voor complete systemen zorgen voor een moeilijke manier van vergelijking.

Europese commissie heeft de standard EN 50598 gecreerd om complete machines te vergelijken – onafhankelijk van de oplossing Extended product approach

Wat is de Extended product approach? Extended product (EP) is de combinatie van een motor SYSTEEM en de aangedreven

machine. Doel is om een Energy efficiency index (EEI) te creëren door

middel van een semi analytisch model (SAM)

Wat is de Extended product approach?

Kijk naar de applicatie Wat is de principe werking?

Kijk naar proces Wat is het te verwachten belastingspatroon?

Kijk naar het aandrijfsysteem Wat is de totale efficiency hiervan?

Wat is de principiele werking van de machine?

Wat is het belastingspatroon van de installatie?

Wat is de efficiency van het aandrijfsysteem?

Leveranciers moeten de efficiency van het systeem op 8 vastgestelde werkpunten opgeven welke door het SAM gebruikt worden om de efficiency te bepalen.

• Systeem efficiency heeft een referentie waarde voor verliezen van “ X “ Watt. Dit is IES1 • De gecombineerde verliezen geven een waarde van “ Y “ Watt. • Is Y 20% groter dan X IES0 • Is Y 20% minder dan X IES 2

Hoe wordt nu de EEI bepaald?

SAM van het motorsysteem

SAM van de aangedreven

machine

Extended product approach standaard

SAM van het EXTENDED PRODUCT

Applicatie werkpunten Motor system data

Verliezen op gestandaardiseerde werkpunten volgens de EN 50599-2

• Specificeer een interpolatie procedure

• Bepaal vermogensverliezen • Specificeer de calculatie om

de EEI te bepalen op basis van de applicatie

Applicatie Koppel en werkpunten

Energie efficiency index (EEI)

Is de extended product approach de uitkomst of niet?

Voorbeeld

Vraag:

Kan WEG helpen bij het reduceren

van het energiegebruik van het

hoofdventilatiesysteem van een evenementenhal?

Huidige situatie

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

4 x 75kW 4P DOL Meerdere V-snaren Kleppen gestuurde luchttoevoer Systeem uit de Jaren 80

8 x 18,5kW 4P DOL Meerdere V-snaren Systeem uit de Jaren 80

huidige equipment Totaal energieverbruik (@ 8 cent per kWh)

Supply motor 4 x 75kW

€ 42.400,- per jaar

Starting system DOL

Drive system Multiple V-belts

Efficiency Approx 89%

Running hours/yr 4000 @ full speed

Extract motors 8 x 18,5kW

€ 20.500,- per jaar

Starting system DOL

Drive system Multiple V-belts

Efficiency Aprox 86%

Running hours/yr 4000 @ full speed

Systeem analyse

Check process Kleppen besturing Check motorvermogen Rendabel? Check overbrenging Andere snaren? Procesbeheersing op basis van luchtkwaliteit

Verbeterpunten?

Nieuwe situatie

M

4 x 55kW 4P Sturing door WEG CFW 11 VFD Polybelt riemoverbrenging Geen kleppen IE3 motoren

8 x 15kW 4P Sturing door WEG CFW 11 VFD Polybelt riemoverbrenging Geen kleppen IE3 motoren

M

M

M

M 1

4

3

2

M

M

M

M

M

M

M

Vergelijk oud en nieuw Original equipment New equipment

Supply motor 4 x 75kW 4 x 55kW

Starting system DOL VFD

Drive system Multiple V-belts Polychain

Efficiency Approx 89% 95%

Extract motors 8 x 18,5kW 8 x 15kW

Starting system DOL VFD

Drive system Multiple V-belts Polychain

Efficiency Aprox 86% 92,5%

Running hours/yr 4000 @ full speed 2000 @ hi speed – 2000 @ low

Enery savings 1st year 70%

Total cost saving 1st year 30% (+/- € 19.000,-)

ROI < 1 year

Estimated cost savings 2nd year 40%

Wat nu?

De extended product approach kan de volgende stap worden om energie te besparen. Het kan met name helpen om verschillende oplossingen voor de zelfde uitdaging bespreekbaar en vooral vergelijkbaar te maken. Voor veel leveranciers staat deze benadering op dit moment nog in de kinderschoenen en dient dit verder onderzocht te worden. Daarnaast is het de vraag of het wenselijk is om dit voor elke nieuwe (vervanging) aanschaf te bepalen.

Toch kunt u, met behulp van gezond boeren verstand nu al stappen maken om uw elektrische installatie energiezuiniger te maken. Door in gesprek te gaan met uw leverancier kunt u al snel verbeterpunten realiseren.

Martijn Brinks Business Unit manager WEG Netherlands

The end

Robert Berger Owner / Director EN Motoren