Aplikacje napędów SIEMENS w sektorach papierniczym i górniczym

Optymalizacja elektrycznych układów napędowych pozwala firmom z różnych branż zaoszczędzić znaczące ilości energii i kosztów. Przemysł papierniczy i górnictwo są głównymi adresatami takich optymalizacji. Przykładowo w przemyśle papierniczym oprócz konieczności oszczędności na kosztach związanych z energią istnieje presja utrzymania wysokiego poziomu jakości. W górnictwie głównym czynnikiem jest maksymalizacja produkcji przy jednoczesnym obniżeniu kosztów operacyjnych i środowiska naturalnego.

Optymalizacja elektrycznych układów napędowych posiada znaczny potencjał. Dla przemysłu korzyści te przekładają się na znaczne oszczędności kosztów. Społeczne korzyści to zmniejszenie wpływu na środowisko i znaczący wkład w wysiłek ograniczania zmian klimatu poprzez ograniczenie emisji dwutlenku węgla i ograniczenie potrzeby budowy elektrowni.

W Uni Europejskiej systemy napędowe wykorzystują około 65% energii elektrycznej zużywanej przez przemysł, czyli 30% całkowitego zużycia energii elektrycznej. Badania przeprowadzone przez UE wskazują, że optymalizacja systemów napędowych może zaoszczędzić prawie 30% tej energii elektrycznej. Dwie trzecie z tych oszczędności pochodzi z urządzeń mechanicznych takich jak pompy, sprężarki, wentylatory, pozostała część pochodzi z samych napędów. Ten tzw. "potencjał gospodarczy oszczędności" może zostac osiągnięty przy rozsądnym zwrocie kosztów inwestycji w ciągu 2-3 lat. W Stanach Zjednoczonych i w innych częściach świata wpływ na przemysłowe wykorzystanie enrgii elektrycznej powinien być podobny.

Korzyści biznesowe w branżach są dość pokaźne, choć jest szereg barier od odporności na zmiany w zakresie inzynierii, produkcji i praktyk konserwacyjnych po brak kapitału i potrzebę dodatkowej wiedzy i informacji. Stosowne rozporządzenia stanowią bodziec do pokonania tych barier. W 2009 roku polityka energetyczna ustalona przez UE określiła redukcję emisji gazów cieplarnianych o 20 procent do roku 2020 i do osiągnięcia 20 procentowych oszczędności w ilości zużywanej energii poprzez środki efektywności energetycznej. Wśród produktów powiązanych z dyrektywą znajdują się nowo produkowane silniki, w stosunku do których wymaga się minimalnych strat energii. Te muszą posiadać klasę IE3. W Stanach Zjednoczonych podobny system został wprowadzony w 2010 roku przy użyciu klasyfikacji NEMA.

Na całym świecie przemysł papierniczy rośnie w tempie kilku procent rocznie. Jednakże kraje rozwinięte doświadczają zmniejszającej się konsumpcji, podczas gdy kraje rozwijające się przeżywają podwyższony poziom konsumpcji. Dzięki zrównoważonej gospodarce leśnej, recyklingowi i odnawialności, środki efektywności energetycznej i kontroli nowoczesnych papierni są godne podziwu. Napędem gospodarki są jednak bezpieczeństwo, jakość i dalsze zmniejszenie zużycia energii oraz zdolność do obsługi klas sprzętu.

Kraje uprzemysłowione, cechujące się mocno rozbudowanym przemysłem górniczym dysponują zazwyczaj kopalniami odkrywkowymi. Węgiel wydobywa się za pomocą łańcucha lub łopato koparek. Materiały wydobywane w ten sposób są transportowane na krótkich dystansach samochodami ciężarowymi a w przypadku większych odległości przenośnikami tasmowymi. Wszystkie te maszyny używają napędów elektrycznych lub spalinowych. Dalej kruszarki i młyny są napędzane silnikami elektrycznymi. Barki i pociągi są ładowae i rozładowywane przy użyciu elektrycznych przenośników taśmowych. W końcu pompy górnicze znów używają elektrycznych układów napędowych.

W górniczym ciągu przetwarzania surowców w celu skrócenia operacji stosuje się maszyny o wysokiej wydajności i dużych momentach obrotowych. Niezawodność i dostępność części zamiennych muszą być na wysokim poziomie aby zapewnić wysoki poziom wykorzystania i krótkie czasy ewentualnych napraw. Ogólnym celem jest podniesienie poziomu produkcji przy jednoczesnym obniżeniu kosztów operacyjnych.

Aby pomóc osiagnąć te cele, SIEMENS oferuje modułowe i standardowe rozwiązania napędów SIMNIE. Silniki, konwertery i ich kontrola są standaryzowane w najwyższym możliwym stopniu z komponentów i platform wspólnych dla wszystkich produktów w ramach jednej linii. Standaryzacja redukuje potrzebę inżynierii, wysiłku i konserwacji oraz zmniejsza kapitał zamrażany w części zamienne.

Rozwiązania są dostosowane do wysokich wymagań przemysłu górniczego. Przykładowo są one projektowane tak, aby wytrzymywały wstrząsy i wibracje. Chłodzenie wodą jest stosowane tam, gdzie tylko to możliwe aby unikać kurzu w powietrzu. Części ruchome ograniczane są do minimum, dzięki czemu są to systemy niemal bezobsługowe. Firma korzysta z napędów AC, ponieważ te mają znacznie większą wydajność niż napędy DC. Umożliwia to stosowanie przemienników częstotliwości i systemów kontroli pozwalającyh na odzyskiwanie enrgii z hamowania. Zmniejsza się też stopnie redukcji obrotów, co zwiększa energooszczędność i zmniejsza zużycia mechaniczne. Wreszcie technologia zdalnego monitoringu pozwala na znacznie wyższy poziom obsługi profilaktycznej.

Według programu zmian w napędach, przemysł w Unii Europejskiej zużywa o 0,02% mniej energii elektrycznej. Około 0,01% może być przypisany optymalizacjom systemów. jednakże potencjał jest szacowany na 3%. Oznacza to ogromny i niewykorzystany wciąż potencjał oszczędności energii. Bezpieczne jest założenie, że niemal cały potencjał oszczędności jest nadal niewykorzystany na całym świecie.