Úspory energie a minimalizace plýtvání energií patří při využívání elektrické energie k nejdůležitějším aspektům. Ať už působíte v jakémkoli oboru, přináší hledání možností úspor energie nutnost analýzy její spotřeby a vytvoření plánu úspor jako součást řízení kvality elektrické energie.
Stanovení měřítek spotřeby elektrické energie
Prvním krokem při tvorbě programu řízení kvality elektrické energie je určení parametrů stávající spotřeby elektrické energie v celém provozu. Během této úvodní analýzy můžete začít s rychlými a jednoduchými řešeními například na místech, která jsou obvykle o víkendech mimo provoz a lze je tedy vypnout. Hledejte oblasti, které přispívají ke spotřebě energie mimo velká zařízení, jako jsou doplňková elektrická vytápění, nezhasínání světel a zbytečně běžící počítače.
Jakmile odhalíte tyto prvotní rychlé možnosti úspor, pokračujte podrobnější analýzou v rámci celé budovy nebo areálu. Nechte vypracovat zátěžové studie v celém rozsahu pomocí třífázového analyzátoru kvality elektrické energie Fluke 1777. Tato měření mohou ukázat, kde máte významné příležitosti k úsporám elektrické energie, kterých lze dosáhnout vypnutím některých systémů v noci nebo v době, kdy nejsou v provozu.
Faktory pro rozšířené měření parametrů kvality elektrické energie
Dalším krokem v procesu snížení spotřeby energie je zjistit, kde dochází k plýtvání energií. Mezi oblasti, na které je třeba se zaměřit, patří ztráty ve vedení. Během průtoku proudu vodiči se určitá část vytvořené energie mění na teplo a vznikají tak ztráty. Pokud chceme najít řešení tohoto problému, je třeba vycházet ze základní rovnice pro výpočet výkonu (I²R), ze které zjistíme dodávaný výkon. Máme tu ale dvě možná řešení, tedy omezit průtok proudu (I), takže dojde ke snížení přenášeného výkonu v kW, nebo snížení odporu (R). Oba případy však vyžadují vyřešení problému:
- Se sníženým proudem (I) nebude zátěž řádně fungovat
- Snížení odporu (R) může přinést vyšší náklady, protože vyžaduje instalaci měděných nebo hliníkových vodičů
Které řešení je tedy nejvhodnější?
Zkuste zvážit velikost vodičů. Ve směrnicích institutu NEC (National Electrical Code) (NFPA 70 nebo NEC 100) je uvedena řada aspektů souvisících s velikostmi vodičů a jsou zde popsány ideální velikosti vodičů pro prakticky libovolnou situaci. Nejdůležitějším faktorem pro bezpečný provoz vodičů z hlediska velikosti jejich instalace je nejvhodnější izolace. Ta může záviset na délce, průřezu a předpokládané hodnotě proudu. Výsledkem může být minimalizace energetických ztrát, obvykle na 2 % nebo méně, a přijatelný pokles napětí na vodiči. Mezi další možnosti patří osazení efektivnějších zátěží. Zkuste zvážit kontrolu, při které ověříte, zda nejsou motory pro aktuální použití předimenzované.
Plýtvání energií
Tyto pokyny a směrnice mohou výborně posloužit při budování nových zařízení. Pokud je však již kabelová instalace provedena a zátěže jsou namontované, nemusí být vždy k užitku. V průběhu času může na zařízeních docházet ke změnám jejich doplňováním a úpravami, přesouváním a stárnutím. Všechny tyto faktory mohou mít na energetické ztráty významný dopad. Nejvýznamnější oblasti, kde může docházet k plýtvání energií, souvisí s kvalitou elektrické energie: regulace napětí, harmonické, účiník a nesymetrické zátěže.
Regulace napětí
Pomocí regulace napětí se omezuje spotřeba energie u zátěží, které závisí na napětí. Dosahuje se toho snížením hodnoty napětí nebo jejím řízením v rámci specifikací výrobce zařízení s cílem dosáhnout úspor energie. Při instalaci efektivnějších zátěží na transformátoru může dojít k nárůstu napětí v systému nebo jeho nesprávné regulaci.
K odhalení problémů v oblasti napěťové regulace poslouží analyzátor kvality elektrické energie Fluke 1777, který pomůže zjistit přechodové jevy a nesymetrii napětí. Oba tyto problémy mohou způsobit poruchy, neplánované prostoje a nákladné opravy.
Harmonické
Harmonické frekvence jsou rušivým prvkem napětí a proudu a deformují ideální sinusovou křivku napětí. Jedním z nejvýznamnějších rušivých účinků harmonických kmitů v elektrických systémech je nadměrné zahřívání vodičů. Výsledkem je přehřívání fázových vodičů a nulového vodiče způsobované harmonickými v řadě násobků trojky lichými čísly.
Nadměrné zahřívání může působit potíže na kabelových trasách, na vinutích motorů a v transformátorech. Přehřívání se může stát příčinou významného poškození nebo úplného selhání s následkem neplánované odstávky a drahých oprav. K měření a diagnostice harmonických můžete použít třífázový analyzátor kvality elektrické energie Fluke řady 1770.
Nesymetrická zátěž
V případě třífázových motorů snižuje nesymetrie jejich výkon a zkracuje životnost. Nesymetrické napětí na svorkách statoru motoru způsobuje nesymetrické proudy fází v mnohem větším než přímo úměrném poměru k nesymetrickému napětí. Nesymetrické proudy pak způsobují pulzování točivého momentu, zvýšené vibrace a mechanické namáhání, vyšší ztráty a přehřívání motoru. Všechny tyto jevy spotřebovávají energii, kterou lze nyní vyjádřit ve wattech. Pro diagnostiku a měření energetických ztrát způsobených nesymetrií lze použít třífázový analyzátor kvality elektrické energie Fluke 1777.
Přínosy studií kvality elektrické energie
Pokud se vám pomocí studií kvality elektrické energie podaří zjistit, kde dochází k plýtvání energií, můžete podniknout odpovídající kroky na odstranění příslušných problémů:
- Stanovení plánu preventivní údržby tak, abyste mohli nadále provádět srovnání se stanovenými měřítky a odhalovat problémy, jakmile k nim dojde.
- Osazení filtrů harmonických na zátěže, které přispívají ke vzniku harmonických frekvencí v provozu.
- Odstranění zdrojů nesymetrie. To může znamenat provedení oprav nebo vytvoření plánu výměny pro velké motory, které způsobují problémy s mechanickým nevyvážením.
- Omezení problémů způsobených nesymetrickými zátěžemi. V určitých případech to může znamenat úpravy jednofázových zátěží tak, aby byly rovnoměrněji rozloženy mezi jednotlivé fáze.
- V případě potřeby výměna spálených pojistek. Spálená pojistka na bloku kondenzátorů zvyšujících účiník třífázové soustavy může také být příčinou problému. Jednoduchá výměna pojistky někdy vyřeší významnou nesymetrii.
Studie kvality elektrické energie mohou významně přispět k objasnění možností úspor elektrické energie označením problémů v provozu a snížit náklady na energii. Sledováním kvality elektrické energie lze odhalit oblasti, které se stávají příčinou potíží, a nabídnout možnosti jejich eliminace.
Mimo úspory energie přináší studie kvality elektrické energie několik dalších prokazatelných výhod:
- Odhalení oblastí s potenciálem vzniku závad na zařízeních, které mohou vést k přerušení významné části výroby
- Zjištění poruch zařízení, které mohou způsobit dominový efekt
- Identifikace nesprávně osazených jističů náchylných k neúmyslné aktivaci