VEM esittelee Hannoverin messuilla ensimmäiset uuden energiatehokkuusstandardin mukaiset IE2-luokan moottorit

Energiansäästömoottorit ovat viime vuosina kehittyneet ja yleistyneet ympäri maailmaa. Samalla nopea tuotekehitys on johtanut maakohtaisten sääntöjen, lakien ja standardien viidakkoon, joka vaikeuttaa tuotteiden kehitystyötä ja vertailua.
 
Moottorin asennuspaikka määrittelee huomioitavat maa- ja aluekohtaiset säännöt ja suoritettavat testaukset. Samanaikaisesti tulevat huomioitaviksi EuP-direktiivin 2005/32/EC ”Ecodesign requirements for energy-using products” käytäntöön panon myötä tulevat vaatimukset.
 
Euroopan moottorivalmistajat haluaisivat keskittää maailmanlaajuiset aktiviteetit energiansäästömoottoreissa ns. premium-luokan kehittämiseen (IE3) ja ovatkin tehneet oman ehdotuksensa siitä. Itse hyötysuhteen lisäksi tarvitaan yhtenäiset ja sitovat laskentamenetelmät hyötysuhteen määrittämiseksi. 
 
Tällä hetkellä päätöksentekovaiheessa on seuraavat tekniset IEC-standardit: 

• Standardimenetelmät hyötysuhteen määrittämiseksi
  ”Standard methods for determining efficiency”
  (IEC 60034-2-1:2007 ja DIN EN 60034-2-1:2008) 
• Asynkronikoneiden hyötysuhteiden raja-arvot
  ”Efficiency limit values for asynchronous machines”
  (IEC 60034-30)
• Opas energiatehokkaiden laitteiden valintaan ja sovellukseen, ml taajuusmuuttajakäytöt
  ”Guide for the selection and application of energy-efficient motors, including variable-speed applications”
  (IEC TS 60034-31, ed. 1) 

IE-standardi laajenee myös erikoissovelluksiin

EuP:n moottoritutkimuksen ja uuden hyötysuhdeluokittelun (IEC 60034-30) pohjalta on sovittu standardin laajentamisesta koskemaan moottoreita 375 kW:iin asti sekä 2-, 4, ja 6-napaisiin moottoreihin. 

Uusi IE-standardi koskee seuraavia moottoriversioita: 

• 3-vaiheasynkronimoottorit suoraan verkkokäyttöön (50 Hz, 60 Hz)
• tehot 0,75 – 375 kW, jatkuva käyttö S1
• 2-, 4- ja 6-napaiset versiot
• jännite 1000 V asti
• suojausluokka IP 4x ja korkeampi

Tulevaisuudessa sovellettavuus laajenee koskemaan normimoottoreiden erikoisversioita, esimerkiksi lisävarusteltuja moottoreita, kuten jarrulla, tuulettimella, takaisinpyörintäesteellä, pulssianturilla tai erikoistiivistein varustettuja moottoreita. Perusmoottorin hyötysuhdeluokka tulee aina olla merkittynä myös erikoisversioissa. Myös ATEX-moottoreiden (EN 60079-0 ja EN 61241-0) luokitus hyötysuhteen mukaan tulee olemaan mahdollista. Nämä kohdat laajentavat rutkasti aiemman vapaaehtoisen sopimuksen (Voluntary Agreement) rajoja. IEC 60034-2-1:2007 astuu todennäköisesti voimaan vuoden 2009 puolivälin tienoilla.
 
Laskentamenetelmien uudistaminen on merkittävä muutos. IEC 60034-2-1:2007:n myötä aiempi segregated-loss –menetelmä 0,5 % lisähäviöllä energiankulutuksesta korvataan häviöiden yleisellä määrittelyllä asynkronimoottoreissa alkaen 1,1 kW.

Seuraavat mittaustavat ovat sallittuja:

• < 1,1 kW muuttumaton suora mittaus, mittaustarkkuus ”alhainen”
• IE1, IE2 ja IE3 versiot
  1,1 – 150 kW segregated-loss –menetelmä ja lisähäviöiden määrittäminen hystereesimenetelmällä (kuten USAssa, IEEE112), mittaustarkkuus ”alhainen”. Samaa menetelmää käytetään IEE112 mukaisesti myös tehoon 375 kW asti. 
• IE1-versiot
  Lisähäviöiden mittaus EH-tähtimetodilla, mittaustarkkuus ”tyydyttävä” (ei käytössä VEMillä)

Käytetty mittaustapa on ilmoitettava moottorin dokumentaatiossa. Hystereesimenetelmällä laskettu hyötysuhde on alhaisempi kuin aiemmilla menetelmillä lasketut. Tästä johtuen raja-arvoja on muutettu vastaamaan uutta mittaustapaa. Luokitus merkitään moottorin tyyppikilpeen EFF-merkinnän tilalle. Tyyppikilvessä tulee olemaan sekä IE-luokitus että mitattu hyötysuhde. Käytetyn mittaustavan spesifikaatio tulee liittää moottorin mukana toimitettavaan asennus-, käyttö- ja huolto-ohjeeseen.

Esimerkki tyyppikilvestä: IE 2, hyötysuhde 91,0 %
 

Samanaikaisesti uuden luokittelun kanssa EU on työskennellyt EuP-direktiivin 2005/32/EC, ”Ecodesign requirements for energy-using products” ” Vaatimukset energiaa käyttävien tuotteiden ekologiseen suunnitteluun” saamiseksi käyttöön. Direktiivi määrittelee vaatimukset ekologisesti valmistetulle tuotteelle ja sen tavoitteena on CO2-päästöjen vähentäminen. Direktiivi kohdistuu pääasiassa kuluttajasektorin energiaa kuluttaviin tuotteisiin, mutta siinä mainitaan myös sähköiset käyttöjärjestelmät. Tavoitteena on ottaa käyttöön sitovat minimihyötysuhteet IE2-moottoreille alkaen 2011 ja IE3-moottoreille (>7,5 kW) alkaen 2015. CE-symboli osoittaa tuotteen EuP-direktiivinmukaisuuden. 

Energiatehokkuus optimoidaan taajuusmuuttajakäytöillä

Uudet standardit ja tuotannon muuttaminen uusiin, aiempaa enemmän materiaalia vaativiin tuotteisiin merkitsevät valmistajille suuria investointi-, tuotekehitys- ja testauskuluja. Tehosta riippuen IE2-moottorien tuotanto on 15 – 20 % kalliimpaa kuin IE1-moottoreiden. IE3-luokka lisää kustannuksia vielä saman verran lisää.
 
Moottoreiden sisään sovitettavan lisämateriaalin vuoksi IE2- ja IE3-moottoreiden akselikorkeudet ja asennusmitat voivat myös poiketa EN 50347 mukaisista mitoista.
 
Energiansäästömoottorit, erityisesti IE3 eivät lisääntyneen massansa vuoksi sovellu suoriin sähkökäyttöihin, joissa on usein toistuvia, dynaamisia nopeudenmuutoksia (esimerkiksi käynnistys/pysäytys-käyttö, S3, S4).  
 
Euroopan moottorivalmistajia edustava CEMEP suhtautuu kielteisesti IE3-moottoreita koskevan sitovan lainsäädännön käyttöönottoon ja ehdottaa sen sijaan vapaaehtoista sopimusta vastaavine seurantajärjestelmineen. Usein huomattavasti tehokkaampi keino säästää energiaa olisi taajuusmuuttajakäytön valinta suoran sähkökäytön sijaan. Tämän tiedostaminen moottorikäytön valinnassa olisi energiankulutuksen kannalta huomattavasti parempi keino kuin moottorin jalostaminen äärimmilleen, josta saatava hyöty on jopa IE3-moottoreissa loppujen lopuksi vähäistä. 
 
VEM esittelee Hannoverin messuilla uuden energiatehokkuusstandardin mukaiset IE1 ja IE2 –moottorit, jotka vastaavat aiempia hyötysuhdeluokkia EFF2 ja EFF1. Premium-luokan (IE3) moottoreita voidaan odottaa markkinoille erikoisversioina vuoden 2009 loppupuolella.  IE1 ja IE2 –moottorien toimitukset alkavat toukokuussa.
 
IE2-sarjan viimeistely ja koko sarjan saaminen tuotantoon on VEMin tämän hetken tärkein kehitysprojekti. IE2-moottorien käyttö laajenee arvioiden mukaan räjähdysmäisesti ja vuoteen 2011 mennessä nykyinen pääsarja K21R on todennäköisesti menettänyt asemansa eniten myytynä sarjana. 

VEM:n energiansäästölaskuri