Internationale Normenentwicklung und Mindeststandards. Effizienzprogramme in der Schweiz

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1 Internationale Normenentwicklung und Mindeststandards Effizienzprogramme in der Schweiz Conrad U. Brunner, A+B International, Zurich Switzerland 4E EMSA, Operating Agent Rita Werle, Schweizerische Agentur für Energieeffizienz, Zürich Schweiz 4E EMSA Program Manager Wien, Österreich 6. Dezember

2 Inhalt 1. Internationale Standards und Normen 2. Electric Motor Systems Annex 3. Erfahrungen von Pilotprojekten 4. Schweizer Förderprogramm Wien, 6. Dezember

3 Globaler Elektrizitätsverbrauch SOURCE: IEA Energy Efficiency Series, Paul Waide, Conrad U. Brunner, et al Light 19% 1. Pumpen 2. Ventilatoren 3. Kompressoren 4. Transportanlagen 5. Prozessmaschinen Motors 46% Heat 19% Electronics 10% Electrolysis 3% Standby 3% Wien, 6. Dezember

4 Elektrizität in der Industrie SOURCE: Switzerland Conrad U. Brunner, Rita Werle, Rolf Tieben ,2% Motors Motoren 87,8% Light, Licht, ICT, IKT, Restaurant, Resistance Widerstandsheizung Heat Untersuchte Fabriken: 25 Gesamter Elektrizitätsverbrauch: GWh/a Elektrizitätsverbrauch für Motoren: GWh/a Wien, 6. Dezember

5 Standards und Mindestanforderungen Internationale Standards IEC Testmethode IEC /-2-2/-2-3 Effizienzklassen IEC /-1/-2 Mindestanforderungen (MEPS) in der EU no 640/2009 Elektrische Motoren no 642/2009 Umwälzpumpen no 327/2011 Ventilatoren no 547/2012 Wasserpumpen Wien, 6. Dezember

6 Energieeffizienzklassen für Motoren Wirkungsgrad [%] EU: 2015/ 2017 Elektromotor 4-Pole, 50 Hz EU: IE4 - Super Premium Efficiency 50 Hz IE3 - Premium Efficiency 50 Hz IE2 - High Efficiency 50 Hz IE1 - Standard Efficiency 50 Hz 50 0, Output Leistung [kw] IEC (FDIS June 2013) später später Wien, 6. Dezember

7 Europäischer Mindeststandard: Motoren Ecodesign Lot 30: Ecodesign Lot 11: 2008 EU Regulation no 640 IEC (2008) kw 2-, 4-, 6-Pole AC Induktionsmotoren Breiterer Geltungsbereich kw 2-, 4-, 6-, 8-Pole Permanent Magnet und Switched Reluctance Motoren IEC (2015) Wien, 6. Dezember

8 Motor Mindestanforderungen Efficiency Levels Efficiency Classes Testing Standard Performance Standard 3-phase induction motors IEC IEC Mandatory MEPS **** Global classes IE-Code 2008; incl. stray load losses 2007; National Policy Requirement rev * rev ** Super Premium Efficiency IE4 Preferred Method Premium Efficiency IE3 Canada Mexico USA (< 150 kw) South Korea 2015 Switzerland 2015 Summation of losses with EU 28*** 2015 / 2017 High Efficiency IE2 load test: Australia EMSA Meeting Rio de Janeiro, Oct 2013 P LL determined from residual loss Brazil China European Union (EU 28) South Korea New Zealand Switzerland Turkey Standard Efficiency IE1 Costa Rica Israel Taiwan bold means in effect 21 October 2013 *) Output power: 0.12 kw kw, **) for 3-phase machines, ***) European Union (2015: below 7.5 kw), A+B International 50 and 60 Hz, line operated rated output power < 1000 kw 2017: IE3 or IE2 + Variable Speed Drive EMSA/MEPS table Oct , 4-, 6- and 8-poles ****) Minimum Energy Performance Standard

9 Wachtablösung: Systemintegration Transformer USV BSK Motor konstant Drehzahl Transformer USV BSK Lastregler Motor variable Drehzahl Bremse Getriebe Transmission Drossel Bremse Getriebe Transmission throttle Wien, 6. Dezember

10 Frequenzumrichter Motor voltage voltage/vdc [V] Inverter output voltage time [ms] POSITIV Drehzahlvariation > geregelter Durchfluss NEGATIV Zusätzliche Verluste: FU & Motor Tiefe Effizienz bei geringer Leistung Hohe Zusatzkosten Wien, 6. Dezember

11 Wirkungsgradmessungen sind komplex Hydro Quebec motor testing lab, Montreal Last Drehzahl/-moment Messung Motor im Test Wien, 6. Dezember

12 Electric Motor Systems Annex (EMSA) Wien, 6. Dezember

13 EMSA goal: market transformation For this, we need Global global standards National MEPS & compliance Company energy management Personal tools & information Wien, 6. Dezember

14 MOTOR SYSTEMS TOOL Kostenloser Download: Wien, 6. Dezember 2013 Source: Sandie B. Nielsen 14 Danish Institute of Technology, 2012

15 Erfahrungen Pilotprojekte 1. Alt: 56% 2. Ineffizient: IE0>IE1 3. Überdimensioniert: 68% 4. Keine Lastregelung: < 20% 5. Keine Systemintegration 22 Motor Schorch, 4 poles, 30 kw mech (33 kw electric) mittlerer Lastfaktor 24% 50 % Electric power (kw) Time (seconds) 25 % SOURCE: Thomas Burla, 2010

16 Beispiel 1: Maschine Grosser Motor nur für den Start Neuer Motor kleiner Motor IE3 FU: Start & Bypass Transmission von 13 Keilriemen zu 1 Zahnriemen Verminderte Kälteleistung 16 SOURCE: Thomas Burla, 2010

17 Beispiel 2: Systemoptimierung 1. Volumenstrom (Luftwechsel) 2. Fördergeschwindigkeit 3. Kanalgrösse 4. Betriebsdauer (nachts?) 5. Raumfühler 6. Variabler Volumenstrom Wien, 6. Dezember

18 Enttäuschungen: eine Geschichte IE3 Motoren sind effizienter als IE1 Weniger Verluste > geringerer Schlupf Umdrehungen pro Minute (U/min) etwa 2-5% höher Ventilator / Pumpe drehen schneller Mehr Luft / Wasser wird gefördert Höherer Energieverbrauch Grössere Elektrizitätskosten! Kontrolle der Umdrehungen pro Minute und Anpassung mit neuer Maschine! Wien, 6. Dezember

19 Förderprogramm Effizienz für Antriebssysteme in der Schweiz Rita Werle Schweizerische Agentur für Energieeffizienz Wien, 6. Dezember

20 Schweizer Effizienzpolitik Internationaler Austausch Mindestanforderungen: Seit 1. Juli 2011: IE2 Verschärfung zusammen mit EU geplant Markttransformation Wien, 6. Dezember

21 Effizienz für Antriebssysteme Schweizer Auditprogramm: Motor-Check Umsetzung Finanzielle Anreize Optimierung bestehender Anlagen: Industrie Infrastrukturanlagen Grosse Gebäude CHF 1 Million öffentliche Mittel Elektrizitätsverbrauch: GWh/a Ziel: Barrieren überwinden Wien, 6. Dezember

22 Motor-Check in 4 Schritten Tools SOTEA ILI+ Standard Messprotokoll Massnahmenpakete Tools zum Download unter: Wien, 6. Dezember

23 Payback (years) Pay-back Massnahmenpakete SOURCE: Easy Switzerland, Conrad U. Brunner, Rita Werle, Rolf Tieben Payback Milchfabrik kumuliertes Payback (4,1 Jahre) Pay back (years) Payback (years) Payback Maschinenfabrik Pay back Pay back (kumuliert) (2.4 Jahre) Schokoladenfabrik kumuliertes Payback (4,8 Jahre) ILI Nr ILI+ Nr ILI+ Nummer Payback (years) Payback Kehrichtverbrennungsanlage kumuliertes Payback (2,98 Jahre) Payback (years) Payback kumuliertes Payback (2,6 Jahre) Fleischfabrik ILI+ Nr. 0 Utrecht 1 October ILI+ Nr.

24 Ergebnisse Wien, 6. Dezember

25 Wien, 6. Dezember

26 Wien, 6. Dezember 2013 Rita Werle, Rolf Tieben 2013 SOURCE: Easy Switzerland, Conrad U. Brunner, 26

27 SOURCE: Easy Switzerland, Wien, Conrad 6. Dezember U. Brunner, 2013Rita Werle, Rolf Tieben

28 SOURCE: Easy Switzerland, Wien, Conrad 6. Dezember U. Brunner, 2013 Rita Werle, Rolf Tieben

29 IE3 11 kw motor 4000 hours per year 15 years Electric energy cost 96,7% Das haben wir gelernt Product purchase prize 2,3% Repair & maintenance cost 1,0% Betriebe Mangel an personellen Ressourcen, Know-How, Verantwortlichkeiten (Energiemanager) Kosten der Analyse eines Antriebssystems: 1200 EUR Payback vs. Lebenszykluskosten Angst vor Produktionsunterbruch erschwert die Umsetzung Können Betriebstechniker die Entscheidungen des Managements beeinflussen? «Verfechter» der Umsetzung Erste Erfolge spornen weitere Massnahmen an Hersteller Verkauf von effizienten Motoren: neues Businessmodell Know-How für Systemoptimierung Die Vorteile von effizienten Produkte zu erklären ist mühsam EEMODS 28/10/2013 Rita Werle 29

30 Neu: Weiterbildungsprogramm für Energietechnik und Energiemanagement in der Industrie Wien, 6. Dezember

31 7. 9. Oktober 2014, Zürich Workshop: Motor Systems Tool

32 Danke! Kontakte Conrad U. Brunner, A+B International Rita Werle, S.A.F.E. Gessnerallee 38a CH 8001 Zurich Switzerland Wien, 6. Dezember