エネルギー効率を高めるためにIE5時代への自動車運転

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キャロライン・ヘイズ

2023 年 3 月 14 日火曜日に公開

エンジニアリング部門は、より高度な自動化を達成するための持続可能で経済的な方法を模索していますが、IE5 モーターの広範な採用を妨げているものは何でしょうか?

モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換して部品を駆動します。 今日、それらは至る所に普及しており、EU だけでも 80 億台を超える電気モーターが使用されていると推定されています。 家庭、オフィス、工場、病院設備、工場設備で使用できるあらゆるサイズを取り揃えています。

それらは世界の電力消費量の 50% 以上を占めると推定されており、燃料価格の高騰に伴い、エネルギー効率の高い運用が経済問題だけでなく環境問題にもなっています。 よりエネルギー効率の高いモーターを利用できるようにすることで、CO2 排出量の削減に貢献し、各国がネットゼロ目標を達成できるようになります。

産業用モーターは、コンベア ベルト、ロボット アーム、無人搬送車のトルクと速度を制御するために、またコンプレッサーでパイプ内を流れる空気、ガス、または液体の量を調整するために使用されます。

これらは国際効率 (IE) クラスの観点から等級付けされており、各効率レベルではモーターの動作時に発生するエネルギー損失が 10 ～ 20% 減少します (以下のボックスアウトを参照)。

IE5 クラスは、可変速動作用のモーターに対して定義されています。 ABB のモーターおよび発電機担当英国セールスマネージャーであるリチャード・ジー氏は、IE5 モーターは同等の IE2 モーターと比較してエネルギー損失が最大 50% 低く、IE4 モーターと比較して損失が 20% 低いと述べています。

同期モーターは永久磁石を使用したり、磁気抵抗を通じてトルクを生成したりできます。 現在、IE5 永久磁石 (PM) モーター、IE5 同期リラクタンス モーター、および IE5 PM アシスト同期リラクタンス モーターが利用可能です。 IE5 誘導 (または非同期) モーターを開発する作業は行われていますが、これほど高い効率を実現するのは難しいと、ダンフォスのドライブ インテリジェンス担当ディレクターの Norbert Hanigovszki 氏は述べています。

使用される磁石の種類は、モーターのコストとサイズに影響します。 永久磁石に使用されるレアアース材料は希少であり、そのほとんどが中国で採掘されるため、地政学的に敏感だとハニゴフスキー氏は説明する。 フェライトは安価な磁石ですが、強度が弱いため、モーターが大きくなります。

推定では、IE5 モーターは今日のモーター市場全体のわずか 1% にすぎません。 普及が遅い理由の 1 つは、政府が IE3 以上のモーターを要求していないという事実にあると考えられます。 これはモーターメーカーの地理によって左右される可能性があるとハニゴフスキー氏は述べ、ヨーロッパにはダンフォス、ABB、シーメンス、米国にはGE、アレンブラッドリーがあるが、中国にはメーカーがないという。

その結果、IE5 モーターは製品を差別化するためのツールですが、必需品ではなく贅沢なアップグレードとみなされています。 IE5 モーターは特別に高価で製造する必要があり、節約がすぐに実現できない可能性があることを念頭に置き、モーターの初期コストだけでなく、プロジェクトの総コストを考慮する必要があると Hanigovszki 氏はアドバイスします。

これは地方自治体のプロジェクトに特に当てはまります。暖房、換気、空調 (HVAC)、真水の汲み上げ、廃水処理など、モーターを部分負荷または部分速度で実行する大規模プロジェクトでは、IE5 モーターを使用することでランニングコストとエネルギー使用量を節約できます。 ハニゴフスキー氏によると、町や都市に水を供給するために使用される電気は通常、最も高い電気料金なので、節約できればかなりの効果があるという。

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モーターは少なくとも 20 年間動作するように設計されていますが、総コストの削減は比較的早く実現できます。 ABBは、1,500rpmで動作する110kWモーターの例を挙げている。 IE5 モーターと IE3 モーターの初期コストの差は、「年間のエネルギーコストの節約に比べれば、ごくわずかです」。 IE5 モーター パッケージは、約 13 か月後にコスト差額を回収します。 さらに、残りの勤務期間を通じて毎年の節約を継続します。 約 10 年以内に、エネルギー使用量の削減により IE5 パッケージ全体の初期コストがカバーされると同社は述べています。