Spotřeba elektřiny celosvětově roste. Inovativní motory z FEKT VUT uspoří až 20 % energie

 

Spotřeba elektrické energie roste podle technické zprávy McKinsey & Company až o 1,1 % ročně. Do roku 2050 by tak jen v Evropské unii mohla být celková spotřeba vyšší až o 40 %. Snižování energetické náročnosti je proto jedním z předpokladů udržitelného rozvoje.

 

„Nachází se zde velký potenciál pro úsporu energií. Každé procento, které se při spotřebě elektromotoru podaří ušetřit, udělá v součtu velká čísla. Proto jsou v EU kladeny stále přísnější požadavky na vysokou účinnost elektrických strojů a minimalizaci ztrát,“ vysvětluje vedoucí výzkumného týmu Jan Bárta z FEKT VUT. V reakci na nové nařízení Evropské komise proto v projektu TAČR vyvinuli nové modely motorů pro jihomoravskou společnost EMP.

Mezinárodní standard IEC/EN 60034-30-1 (v České republice norma ČSN EN 60034-30) definuje čtyři účinnostní třídy: standardní účinnost (IE1), zvýšenou účinnost (IE2), velkou účinnost (IE3) a velmi vysokou účinnost (IE4).Od 1. ledna 2017 je minimální požadovaná účinnostní třída motorů ve výkonovém rozsahu 750 W až 375 kW IE3 a při napájení s měničem pak třída IE2. Nařízení Evropské komise 2019/1781 stanovuje od 1. července 2023 přísnější účinností parametry pro jednofázové stroje, které nově musí splňovat alespoň účinnostní třídu IE2.

Jde o unikátní jednofázové motory, jejichž konstrukce je doplněna o permanentní magnety, a přitom se spouštějí přímo z jednofázové sítě. „Nejde o typické synchronní stroje, které se nedokáží rozběhnout ze sítě a potřebují frekvenční měnič. Náš motor se zapojí do zásuvky a rovnou běží v nejvyšších účinnostních normách. Není mezi tím žádná elektronika, která by se mohla časem pokazit. To vede k dalším významným materiálovým a energetickým úsporám,“ upřesňuje Bárta.

 

Právě využití permanentních magnetů dokáže zajistit vysokou energetickou úsporu – stroj okamžitě najede na synchronní chod, kdy se rotor otáčí konstantní rychlostí.

Odpadají energetické ztráty, ke kterým docházelo v klecovém vinutí standardního motoru. A zatímco u asynchronních strojů magnetizaci obvodu zajišťuje pouze elektrická síť, u motorů s permanentními magnety se magnetizace zajišťuje z velké části právě permanentními magnety a vyžaduje tak méně napájecího proudu.

Unikátní jednofázové motory z FEKT VUT s permanentními magnety | Autor: Václav Koníček

Výzkumný tým z FEKT navrhl celkem 10 prototypů motorů v různé velikosti a pro různé otáčky. Některé ze strojů umožňují úsporu 10–20 % elektrické energie a splňují tak nejvyšší účinnostní třídu IE4.

 

„Je to skvělý výsledek, protože u jednofázových strojů napájených ze sítě je velká výzva i dosažení třídy IE2,“ hodnotí tři roky trvající vývoj Bárta. Nyní čeká odborníky implementační fáze a tvorba ověřovací série. V nadcházejících měsících by pak firma EMP měla rozjet předsériovou výrobu, aby se už příští rok mohly prodávat ekologičtější motory ve standardní sériové produkci.