エコデザインによるエネルギー効率の向上

EU のエコデザイン規制の第 2 段階では、電気モーターのエネルギー効率の基準が引き上げられ、世界の他の国々も必ずそれに続くことになります。

ネットゼロを達成するには、エネルギー効率が重要な役割を果たします。 グリーン水素や二酸化炭素回収など、脱炭素化へのロードマップにある技術の一部はまだ準備が整っていませんが、エネルギー効率の高い機器は現在利用可能です。 このため、国際エネルギー機関 (IEA) は効率を「最初の燃料、つまり使用する必要のない燃料」と呼んでいます。

電気モーターは、エネルギー効率の取り組みに重点を置くのに合理的な場所です。 それらはほぼすべての産業に不可欠であり、合計すると世界中で生成される電力の 45% 以上を消費します。 その理由の 1 つは、現在使用されているモーターの多くが古く、エネルギー効率が低いモデルであるためです。

施設に最新のエネルギー効率の高いモーターを確実に設置するために、欧州連合 (EU) はエコデザイン規制 。 この法律は、「EU 製品の循環性、エネルギー性能、その他の環境持続可能性の側面」を改善することを目的として、既存のモーターの新規設置およびアップグレードに対する最低エネルギー効率基準を定めています。 エンジニアがそれについて知っておくべきことは次のとおりです。

EU ではモーター効率を表すために国際効率 (IE) 規格を使用しており、数値が増加するたびに、以前より約 20% 低い損失が反映されます。 エコデザイン規制は 2 段階に分けて適用されます。 第 1 段階は 2021 年 7 月に発効しました。IE2 効率を達成するには定格 0.75kW 未満のモーターが必要で、IE3 効率を達成するには定格 0.75kW を超えるモーターが必要です。 この要件には、外部ブレーキ付きのブレーキ モーターと、爆発性雰囲気用に設計されたモーターが含まれます。

フェーズ 1 は成功し、フェーズ 2 は 2023 年 7 月 1 日から発効します。このフェーズは、フェーズ 1 で確立された要件に基づいています。 フェーズ 2 では、IE4 は、定格 75 ～ 200kW の 3 相 1、4、および 6 極単速安全領域モーターの最小効率クラスになります。 フェーズ 2 では、IE2 効率を最小限に達成するために、「Ex be」保護付きのモーターと、定格出力が 0.12kW を超える単相モーターも必要です。 ただし、フェーズ 2 にはブレーキ モーターは含まれません。

これらの変更は大規模に適用され、2023 年までに大きな影響を与えることになります。エコデザイン規制により、オランダの総エネルギー使用量に相当する年間 110TWh の電力が節約されると予測されています。

エコデザイン規制の新しい最低基準は歓迎されており、欧州産業の脱炭素化に重要な役割を果たすでしょう。 さらなるエネルギー効率の向上を目指す企業にとっては、さらに前進する可能性があります。 最新世代のモーター駆動パッケージは、同期リラクタンス (SynRM) テクノロジーを使用して IE5 効率を達成します。 企業は、排出量を最小限に抑えるため、または効率性に対する経済的な理由から、最も効率的なモーターにアップグレードすることに関心を持っている可能性があります。

モーターの初期コストは、総所有コスト (TCO) のわずか 2% にすぎません。 約 1% は生涯メンテナンスに当てられ、残りの 97% は電力に費やされます。 最高速度で継続的に動作する効率の低いモーターと比較して、SynRM モーターとドライブのパッケージはエネルギーコストを最大 60% 削減できます。 したがって、特にエネルギー価格が高い場合、モーターの効率はモーターの TCO に大きな影響を与えます。

たとえば、オーストラリアの食品メーカー Campbell's が冷凍コンプレッサーに使用されている 4 つのモーターを 55kW IE5 SynRM モデルに切り替えたところ、大幅な節約が達成されました。 モーターは 130 トン以上の CO2 排出を削減します。 また、新しいモーターにより、メーカーはエネルギーコストを毎年 9,750 ドル節約できます。

EU は IE4 効率要件を適用する最初の地域ですが、他の地域も追随すると広く予想されています。 また、ネットゼロの目標に推進され、技術の継続的な進歩によって可能となる、産業におけるさらなるエネルギー効率の向上が法律で引き続き要求される可能性があります。