Energieoptimalisatie van een maisdroger in een veevoederfabriek
SAVE EN€RGY!
IWT Tetraproject ESMADS (130201) Efficiëntieverhoging van Snelheidsgeregelde Motor AangeDreven Systemen
www.ugent.be/ea/eesa
www.ugent.be/ea/eesa
Save en€rgy? Energie kost geld. Energiebesparende maatregelen echter ook. Economische overwegingen rond deze maatregelen zorgen vaak voor de doorslag. Met deze reeks folders belichten we een aantal typische praktijkgevallen. Het analyseren van de beginsituatie gebeurt op basis van eigen expertise. Zowel de afzonderlijke componenten als de machine in haar geheel worden in beschouwing genomen. De resultaten van de synthese zijn uit de praktijk afkomstig. De bedoeling is dat deze cases u aan het denken zetten. Mogelijks zijn er soortgelijke situaties in uw bedrijf. Een eerste inschatting van het totaalrendement geeft aan of het de moeite loont verdere stappen te ondernemen of niet.
IWT Tetraproject ESMADS De cases die als basis dienen voor deze folders kaderen in een tetraproject. Tetra staat voor Technologie Transfer en is een IWT (Agentschap voor Innovatie door Wetenschap en Technologie) gesubsidieerd programma. Het project brengt een aantal bedrijven en een onderwijsinstelling samen. Deze laatste voert dan gedurende twee jaar onderzoek naar recente ontwikkelingen binnen een bepaald domein en transfereert deze kennis naar de bedrijven. Dit type project is vooral gericht op kmo’s die vaak de tijd of de middelen niet hebben om continu de laatste marktontwikkelingen te volgen en op die manier aan concurrentiekracht inboeten. ESMADS is de afkorting van Efficiëntieverhoging van Snelheidsgeregelde Motor AangeDreven Systemen. De focus ligt enerzijds op nieuwe types elektromotoren en IE4 motoren. Anderzijds vormt het rendement van industriële ventilatoren een tweede thema. Deze kennis, gecombineerd met die van voorgaande Tetra-projecten, laat een optimale componentselectie toe met het oog op de Total Cost of Ownership (TCO).
1
S�t�at�e�c�et� In een veevoederfabriek staat een grote maisdroger met een brander van 4 MW. Twee ventilatoren in parallel, aangedreven door 55kW motoren, trekken verwarmde lucht door de toren. Op dit moment is er een regeling door een smoorklep tussen de droger en elke ventilator. De regelmogelijkheden worden door het bedrijf als relatief beperkt ervaren. De snelheid daalt van 1500 tpm naar 1000 tpm d.m.v. een riemoverbrenging.
Ana�y�e Druk en debiet vormen het nuttig vermogen van ca. 43,5 kW tegenover een elektrisch benodigd vermogen van 55,4 kW. Het totaalrendement bedraagt 78%. We zien echter over de smoorklep een drukval van bijna 2000 Pa, terwijl dit voor het ganse systeem zo’n 2700 Pa is. Dit opent perspectieven tot een lager verbruik. In combinatie met de opmerking van het bedrijf dat regelmogelijkheden beperkt zijn met de smoorklep, lijkt het verwijderen van die klep en het plaatsen van een drive een goede oplossing. Hierdoor verdwijnt de drukval over de smoorklep en gaat het systeem terug naar zijn originele staat. Volgens de leverancier is dit 80000 m³/u per afzuigkanaal bij 2000 Pa. Vanaf dit punt wordt het effectief benodigd motorvermogen berekend via de ventilatorwetten. Op heden volstaat 58000 m³/u om de mais te drogen. De ventilatoren mogen dus 27% trager draaien dan nominaal. Volgens de ventilatorwetten neemt het asvermogen dan theoretisch met 47% tot 61% af (respectievelijk tweede- tot derdemachtsverband). Er is geopteerd om met één drive beide motoren aan te sturen. De nominale stroom per motor bedraagt 100A, dus moet de drive minstens 200A kunnen leveren. Dit zal overgedimensioneerd zijn, gezien de besparing, maar het prijsverschil met een kleinere drive is eerder gering. Op deze manier is de combinatie van beide motoren met drive in de toekomst ook nog elders inzetbaar. 2
www.ugent.be/ea/eesa
Aan�eve��ngen Om een correcte aanbeveling te doen, wordt nog het economische luik bekeken. De kost van de drive en de montagekost komen op €18800. In 2014 is 193000 kWh verbruikt. Met de conservatieve besparing van 47% bedraagt de minimale jaarlijkse besparing €8840. Hetgeen een terugverdientijd van ca. twee jaar betekent bij gelijkblijvend gebruik. De aanbevolen drive werd op basis hiervan geplaatst en tegelijk is de smoorklep weggenomen. Het weglaten van de riemen zou 4% winst opleveren. Ze zitten er echter omwille van bouwtechnische redenen en moeten dus blijven zitten.
E��ect�eve �e�par�ng Het besparingspotentieel werd ingeschat op minstens 47%. Een meting op de installatie met drive toont dat het ingaand elektrisch vermogen in totaal 58 kW bedraagt tegenover ca. 110 kWe voorheen. Er is dus 48% minder energie nodig, zoals verwacht. Het debiet bleef gelijk, zoals door het bedrijf gewenst. De snelheid daalde iets minder dan verwacht met 21% i.p.v. 27%. Er is dus bijna een derdemachtsverband waarneembaar tussen snelheid en opgenomen vermogen. De totale druk in het systeem is gezakt van 2700 Pa naar 1300 Pa. Het valt op te merken dat de onderdruk in de droogkamer gestegen is wat positief is voor het droogproces volgens de medewerkers in de fabriek.
Het nuttig vermogen bedraagt 20,9 kW tegenover 29 kW (helft van 58 kW) ingaand vermogen. Dit leidt tot een totaalrendement van 72,2%. Hierdoor voldoet de installatie zeker aan EU verordening 327/2011, hoewel haar bouwjaar van voor 2013 dateert en ze er dus feitelijk niet onder valt. Deze verordening verplicht ventilatorfabrikanten een vastgelegd totaalrendement te behalen op het best efficiency point. Dit is dus van elektrisch ingaand vermogen tot uitgaande druk en debiet. De terugverdientijd is met twee jaar kort te noemen. Het vervangen van de motoren door kleinere en efficiëntere exemplaren zoals een 4p IE3 30kW IM zou nog 3% extra besparing opleveren. Momenteel is beslist dit niet te doen, aangezien de huidige motoren nog te recent zijn.
Conc����e De installatie draait drie maanden per jaar quasi volcontinu. Op het eerste zicht lijkt dit te kort om optimalisaties op een economische wijze te implementeren. Deze case bewijst het tegendeel met een besparing van bijna 50% en een terugverdientijd van twee jaar. De kans is groot dat u ook een oudere ventilator staan heeft. Een eerste inschatting van wat hij levert tegenover zijn nominale druk en debiet, kan u vaak zelf doen. Dit geeft al een goede indicatie of verdere stappen nuttig zijn. Hiervoor mag u ons altijd contacteren.
3
Contact Wenst u als bedrijf of ontwerpbureau ondersteuning in het antwoord naar een zo efficiënt mogelijk aandrijfconcept? Samen met uw en onze expertise kunnen wij zoeken naar de optimale oplossing. Zowel bij nieuwe ontwerpen als retrofits loont het de moeite om van bij het begin correcte keuzes te maken en het energieverbruik op deze manier te minimaliseren.
[email protected] +32 56 24 12 41
[email protected] +32 56 24 12 21 Universiteit Gent campus Kortrijk Vakgroep EESA Graaf Karel de Goedelaan 5 B-8500 Kortrijk
4
www.ugent.be/ea/eesa
