Verkningsgraden för hjälputrustning i system

Idag finns det många incitament inom industrin att effektivisera energianvändningen och ofta är det mycket lönsamt för företagen att investera i energieffektiv teknik. Emellertid är ofta effektiviseringsarbetet alltför fokuserat på enskilda komponenter istället för systemet. Detta kan leda till att energibehovet för processer är högre än vad det behöver vara.

För att nå en hög systemverkningsgrad är det viktigt att fastställa det eftersökta flödet eller trycket så att verklig och aktuell driftpunkt ligger till grund för systemets dimensionering. Annars är det risk att man investerar i en onödigt stor och dyr pump och motor. Det är också viktigt att vid upphandling komma ihåg att utrustningarna ofta har en lång livslängd och att energikostnaden kan vara betydligt högre än investeringskostnaden under en utrustningens livslängd.

För att tydliggöra betydelsen av åtgärder på systemnivå finns exempel illustrerade för ett antal hjälpsystem:

• Analys av befintliga system
• Motor- och pumpbyten
• Frekvensomriktare

I många befintliga system är systemverkningsgraden mycket låg. Exempelvis så är systemverkningsgraden för effektiva utrustningar som körs i onödan noll och dess systemverkningsgrad under ett år beror på processens drifttid. 

Ofta är tryckluftsproduktionen och användningen av luft mycket ineffektiv, vilket leder till onödigt stor energianvändning.

Ett annat system där systemverkningsgraden över tid ofta kan vara låg är värmesystem. Detta beror på att verkningsgraden för en panna kan vara mycket låg vid låga laster. 

Exempel på hur motor- och pumpbyten kan påverka systemverkningsgraden negativt

I exemplet nedan har man beslutat att sig för att investera i en ny motor för att öka energieffektiviteten. Den gamla motorn med en verkningsgrad på 90 % ersätts således med en ny motor med en verkningsgrad på 94 %. Eleffekten kan då minskas med 4 %.

Vid ett senare tillfälle beslutar man sig för att investera i en energieffektiv pump på befintligt fundament. Den nya pumpen har en verkningsgrad på 70 % till skillnad från den gamla som endast var 50 %. Trots att man nu har både en energieffektiv pump och motor i systemet så minskar eleffekten endast med 9 %, eftersom förluster från den gamla pumpen flyttas ut i systemet.

För att uppnå en kostnadseffektiv energieffektivisering måste man i ett första steg studera och åtgärda systemet och först därefter byta ut motor och pump. Pumpen ska dessutom ha ett nytt fundament. Exemplet illustrerar ett kostnadseffektivt tillvägagångssätt för energieffektivisering. I exemplet har man i ett första steg studerat och åtgärdat systemet, vilket minskat behovet av hydraulisk effekt från 45 kW till 25 kW. I ett andra steg har man investerat i en ny motor och en ny pump på nytt fundament som både är anpassade till det aktuella behovet. Detta har lett till att eleffekten minskat med 66 % och en betydligt högre systemverkningsgrad.

Exempel på hur en frekvensomriktare kan påverka systemverkningsgraden negativt

Det är vanligt att behovet på tryck eller flöden i hjälpsystemen ändras över tid. Ofta kan dessa nya behov mötas genom att t.ex. justera motorns effekt med hjälp av en frekvensomriktare. Emellertid kan dessa till synes små justering leda till att systemets verkningsgrad minskas dramatiskt.

Frekvensomriktare kan vara mycket bra i pump- och fläktsystem med låga statiska tryck, men mycket dåliga i system med höga statiska tryck. Således är en frekvensomriktare inte automatiskt en garanti för energieffektiv drift. Bilden visar hur frekvensomriktare kan minska verkningsgraden i system med högt statiskt tryck.

Ett exempel på detta är att man vid ett tillfälle köpte in ny utrustning, vilken krävde ett bars högre tryck på kylvattnet än vad den redan befintliga utrustningen krävde. Detta ordnade man genom att en frekvensomriktare ökade eleffekten från 400 kW till 500 kW, vilket i sin tur ökade trycket på kylvattnet i hela systemet från 4 till 5 bar. Det egentliga hydrauliska effektbehovet för den nya utrustningen var 5 kW, medan den verkliga effektökningen var 100 kW. Således var systemverkningsgraden för kylning av den nya utrustningen endast 5 %.

Om man i stället valt att ändra i systemet så att endast den nya utrustningen får ett bars högre tryck så hade en betydligt högre systemverkningsgrad kunnat uppnås. Genom att installera en pump kopplad till kylvattnet till den nya utrustningen blir den verkliga effektökningen på grund av pumpen 7 kW, medan det hydrauliska effektbehovet är 5 kW. Således uppgår systemverkningsgraden till 70 %.