Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 7/2017 vyšlo
tiskem 28. 6. 2017. V elektronické verzi na webu od 28. 7. 2017. 

Téma: Kabely, vodiče a kabelová technika; Konektory; Software; Značení a štítkování

Hlavní článek
Elektrická izolace a tepelná vodivost

Aktuality

FOR ARCH 2017 přinese řadu zajímavých soutěží a konferencí Osmadvacátý ročník mezinárodního stavebního veletrhu FOR ARCH, který se uskuteční ve…

Premiér navštívil hlavní sídlo provozovatele přenosové soustavy Předseda vlády Bohuslav Sobotka a ministr průmyslu a obchodu Jiří Havlíček se přímo na…

Generační změna ve skupině LAPP S účinností od 1. července 2017 odstoupila Ursula Ida Lapp, spoluzakladatelka skupiny…

Finálové kolo soutěže EBEC přivede do Brna 120 nejlepších inženýrů z celé Evropy Co vše je možné stihnout navrhnout, smontovat a následně odprezentovat během dvou dní? To…

Co si akce „Světlo v praxi“ klade za cíle V České republice se prvním rokem koná akce v oblasti světelné techniky, která chce…

Startuje hlasování veřejnosti o vítězích 9. ročníku ekologické soutěže E.ON Energy Globe V Praze byly 20. 6. 2017 slavnostně představeny nominované projekty 9. ročníku prestižní…

Více aktualit

Snížení uhlíkových emisí s regulovanými pohony ABB

Analýza environmentální návratnosti
 
Ing. Naděžda Pavelková,
produktová a marketingová manažerka ABB s. r. o.
 
Výrobci zařízení a produktů nebo dodava­telé služeb se v současné době zapojují do procesů, které vedou k environmentálnímu prohlášení o produktu.
 

Co je environmentální prohlášení o produktu (EPD)

Environmentální značka, resp. en­vironmentální prohlášení je tvrze­ní, které poukazuje na environmentální aspek­ty výrobku nebo služby (environmentální znač­ka nebo prohlášení může mít podobu sdělení, symbolu nebo obrazce na výrobku či na obalu výrobku, v dokumentaci k výrobku, v technic­kých bulletinech, v reklamě nebo v propagaci).
 
Cílem environmentálního značenívýrobků je podpora poptávky a nabídky pomocí ově­řitelných, přesných a nezavádějících informa­cí o environmentálních aspektech produktů, které způsobují menší environmentální zá­těž, což vede k stimulaci potenciálu pro stá­lé, trhem řízené zlepšování stavu životního prostředí. Díky environmentálnímu značení získává spotřebitel příležitost udělat si srov­nání, a vybrat si tak produkt na základě větší a kvalitní informovanosti o jeho environmen­tálních aspektech.
 
Environmentální prohlášení o produktu (EPD – Environmental Product Declarati­on) je soubor měřitelných informací o vlivu produktu (výrobku nebo služby) na životní prostředí v průběhu celého životního cyk­lu (např. spotřeba energií a vody, produkce odpadů, vliv na změnu klimatu a eutrofiza­ci, rozrušování ozonové vrstvy apod.). Tyto informace se zjišťují metodou analýzy ži­votního cyklu (LCA – Life Cycle Analysis) podle souboru norem ČSN ISO 14040 až -49 (Environmentální management Posuzová­ní životního cyklu) a mohou být ještě dopl­něny různými dalšími údaji, jež jsou pova­žovány za podstatné. Dokument EPD musí být veřejně přístupný a údaje v něm obsaže­né musí být ověřitelné. V podstatě tedy jde o podrobný průkaz produktu o jeho vlivu na životní prostředí.
 
Hlavními principy environmentálních pro­hlášení o produktu v mezinárodním systému EPD jsou tyto:
  • objektivita
    Systém EPD je založen na požadavku po­užívat mezinárodně uznávané a platné meto­dy analýzy životního cyklu (LCA). Tato pod­mínka umožňuje rozpoznat nejvýznamnější environmentální aspekty produktu „od ko­lébky po hrob“ a zaměřit se na ně při součas­ném vnímání celkového obrazu všech souvis­lostí. To vede k neustálému zlepšování v jed­notlivých fázích životního cyklu produktu a umožňuje snižování negativního vlivu na životní prostředí.
  • důvěryhodnost
    Prohlášení procházejí připomínkováním, schvalovacím procesem a ověřením, které vykonává nezávislá osoba – akreditovaný ověřovatel.
  • neutralita
    Systém EPD si nedělá automatické náro­ky na větší ekologickou šetrnost jím hodnoce­ných produktů a nepředepisuje žádná kritéria ekologické šetrnosti, která je třeba dodržovat. Environmentální profil produktu vyplyne až na základě hodnocení.
  • porovnatelnost
    Je zajištěna prostřednictvím pravidel pro­duktových kategorií pro vybrané výrobky a služby. Tato pravidla popisují harmonizo­vané zásady pro zpracování LCA, konkrétně pro sběr dat, metodologii, výpočty a vyhod­nocení získaných výsledků.
  • otevřenost pro všechny produkty a služby
    Systém EPD je aplikovatelný na jakékoliv výrobky a služby.
  • otevřenost pro všechny zájemce
    Většina činností systému EPD probíhá prostřednictvím snadno přístupných infor­mací na internetu.
  • zaměření na dopad na životní prostředí
    Systém EPD dovoluje zahrnout i hodno­cení potenciálního vlivu na životní prostředí.

Nový způsob hodnocení vlivu zařízení na životní prostředí

 
Účelem environmentálních prohlášení o produktu (EPD) je vyjádřit ekologické následky výroby konkrétního zařízení. Problém tohoto přístupu je v tom, že nezohled­ňuje výhody plynoucí z jeho používání. Pro­to firma ABB vyvíjí nový způsob hodno­cení vlivu jednotlivých zařízení na životní prostředí, a to jak během doby jejich život­nosti, tak i po jejím uplynutí. S přihlédnu­tím k výrobním nákladům, k využití zaříze­ní a k možnosti recyklace udává hodnotu ná­vratnosti přírodního kapitálu (RNC – Return on Natural Capital). Výpočtem RNC může zákazník zhodnotit dobu návratnosti daného zařízení. V případě regulovaných pohonů (VSD – Variable Speed Drive) s měniči frek­vence by mohl být použit ukazatel udávající, jak dlouho musí být zařízení v provozu, než vykompenzuje uhlíkové emise vypro­dukované při jeho výrobě. Dosavadní EPD neberou v úvahu úspory elektrické energie dosažené během provozu zařízení. Využití VSD zejména pro regulaci otáček čerpadel a ventilátorů v průmyslových odvětvích při­náší velmi významné úspory.
 

Environmentální návratnost regulovaných pohonů s měniči frekvence

 
Elektrické motory spotřebují odhadem asi 65 % energie v průmyslu; avšak přibližně 20 % této energie se ztratí v důsledku nehos­podárných metod používaných k regulaci je­jich otáček (např. škrtící ventily, naklápění žaluzií a klapek apod.). Zvýšením provozní účinnosti průmyslových pohonů lze dosáh­nout značných úspor, a pomoci tak snížit emi­se CO2 (oxid uhličitý). Jsou dva hlavní způ­soby, jak lze snížit spotřebu energie u elek­trických motorů:
  • použití účinného způsobu regulace otáček,
  • zvýšení účinnosti samotných motorů.
 
Při použití regulovaných pohonů lze u čer­padel a ventilátorů snížit účty za elektrickou energii až o 60 %. Čerpadlo nebo ventilátor spotřebuje při polovičních otáčkách pouze jednu čtvrtinu energie z celkově spotřebova­né energie při jmenovitých otáčkách. Otáčky motoru, a tudíž i poháněného zařízení, lze na­stavit podle externích výrobních parametrů, což je průtok nebo teplota. Regulované poho­ny (VSD) s měniči frekvence umožňují vy­tvořit systém, ve kterém lze měnit a ovládat napětí i frekvenci napájení elektrického mo­toru, a přizpůsobit tak jeho otáčky skutečným potřebám poháněného zařízení.
 
Za poslední desetiletí se účinnost moto­rů zvýšila v průměru o 3 %, další významné úspory lze dosáhnout regulací jejich otáček s měniči frekvence. Odhaduje se, že regulo­vané střídavé (AC) pohony dodané společ­ností ABB pro čerpadla a ventilátory snížily za posledních deset let energetickou spotřebu přibližně o 170 TW·h ročně (obr. 1). Srovna­telné množství elektřiny spotřebuje v průmě­ru více než 42 mil. evropských domácností za rok. Toto odpovídá průměrnému ročnímu snížení emisí CO2 o více než 140 mil. tun.
 
Regulované pohony s měniči frekvence (VSD) jsou určeny k regulaci rychlosti moto­ru takovým způsobem, aby se při jeho provo­zu spotřebovalo co nejmenší množství elek­trické energie. Toto snížení energetické spo­třeby lze vyjádřit počtem dnů environmentální návratnosti. Jde o dobu, kterou VSD potřebu­je ke kompenzaci emisí CO2 vznikajících při jeho výrobě. U větších pohonů může snížená energetická spotřeba motoru vykompenzovat energii potřebnou k výrobě VSD za méně než jeden den provozu. To znamená, že se v násle­dujících dnech provozu budou účinně snižovat emise CO2, které by jinak vznikaly při použití méně hospodárných metod regulace.
 
Environmentální prohlášení o produktu (EPD) se často používá k vyjádření dopadu výroby na životní prostředí. Problém tohoto přístupu je v tom, že se zaměřuje pouze na výrobní postupy a vůbec nezohledňuje eko­logický dopad budoucího používání zařízení (tab. 1). Naproti tomu environmentální ná­vratnost (RNC) je vyjádřena jako délka doby, která je třeba během používání výrobku ke kompenzaci jednorázového zatížení životní­ho prostředí v důsledku jeho výroby.
 
Údaje o emisích z EPD ukazují, že množ­ství uhlíkových emisí při výrobě měniče frek­vence ACS800 250 kW dosahuje 3,65 kg CO2/kW nebo celkem 912,5 kg CO2/měnič ACS800 250 kW. Ze studií uskutečněných Technickou univerzitou v Tampere vyplývá, že environmentální návratnost u téhož po­honu v souvislosti s potenciálem globálního oteplování (GWP – Global Warming Poten­tial) je půl dne. Jinými slovy, za pouhý půl­den provozu pohonu lze plně vykompenzovat uhlíkové emise vyprodukované při jeho vý­robě. Dopad na životní prostředí se pak „pře­póluje“, protože pohon bude po celou dobu své životnosti snižovat emise motoru (tab. 2).
 
Menších VSD s měniči frekvence samo­zřejmě produkují méně emisí CO2 než větší typy. Naproti tomu však je doba environmen­tální návratnosti u větších typů kratší. Důvo­dem je to, že měniče větších výkonů ušetří podstatně větší množství energie, a tudíž mají větší vliv na snížení emisí CO2.
Dobu environmentální návratnosti VSD ovliv­ňuje pět hlavních faktorů:
  • energetická spotřeba,
  • výroba obvodových desek,
  • konečná montáž,
  • opláštění,
  • kondenzátory.
Nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím dobu environmentální návratnosti VSD je energie spotřebovaná při provozu pohonu. Tuto spotřebu lze snížit nejen optimalizací regulace a účinnosti měniče frekvence, ale také optimalizací účinnosti všech zařízení v systému, tj. motoru, čerpadla, ventilátoru apod. Dalších úspor lze dosáhnout optimali­zací použití pohonu.
 
Významným faktorem ovlivňujícím dobu environmentální návratnosti pohonů VSD je výroba elektronických komponent, při níž vzniká více než 50 % emisí CO2. Výroba ob­vodových desek představuje v této fázi nej­větší ekologickou zátěž. Méně významná je jejich přeprava, nejde-li o přepravu leteckou. Za účelem snížení emisí lze optimalizovat také samotný výrobní postup – např. využitím modulárních součástek a dílů, které usnadňu­jí montáž a pomohou optimalizovat montážní postup při současném zvýšení efektivity vý­roby a snížení zásob, zvláště v případě, kdy je stejná součástka použita k výrobě různých typů zařízení. Snadná montáž může rovněž zjednodušit demontážní postupy, což zname­ná, že součástky bude možné snadněji roztří­dit pro jejich další možné využití.
 
Pro výrobu bude mít také stále větší vý­znam výběr surovin. Využití ekologických produktů a systémů přispívá ke snížení eko­logické zátěže. Recyklace VSD na konci životního cyklu pomůže snížit jeho dopad na prostředí. Hliníkové součástky lze např. znovu přetavit, a odpadají tak ekologické dopady v důsledku získávání hliníku z hli­níkových rud. Pro hodnocení ekologické zá­těže produktu lze shrnout faktory z různých výrobních fází do tzv. tabulky MET (materi­ály, energie, toxicita) – na ukázku je uveden jeden řádek s údaji pro výrobu v tab. 3. Ta­bulka MET obvykle obsahuje řádky uvádě­jící suroviny, výrobu surovin a komponent, jejich používání a jejich využití na kon­ci životního cyklu (tuto tabulku lze využít k hodnocení různých složek ekologické zá­těže produktu). Z výpočtů této environmen­tální návratnosti vyplývá, že ekologická zá­těž výroby VSD se splatí do několika dnů podle velikosti a použití VSD. I přes zřej­mé výhody ve snížení energetické spotřeby nemá 97 % všech motorů v zařízeních do 2,2 kW vůbec žádný druh regulace otáček. Jde tedy asi o 37 mil. každoročně prodáva­ných průmyslových motorů po celém svě­tě. Doba návratnosti investice u VSD vy­chází často šest měsíců až dva roky (pře­devším pro čerpadla a ventilátory). To jistě stojí za úvahu.
 
 
Již tradičním vystavovatelem na veletrhu Amper 2011 bude ve stánku v hale P společnost ABB a její divize Produkty a Systémy pro energetiku, Automatizace výroby a pohony a divize Procesní automatizace. ABB opět představí své novinky z oblasti produktů a systémů a účastní se soutěže o prestižní ocenění Zlatý Amper. Velkou pozornost věnuje ABB také projektům e-mobility a plně podporuje rozšiřování této čisté technologie v oblasti osobní i veřejné dopravy. Odborná veřejnost proto právem na letošním Amperu očekává od ABB prezentaci unikátních novinek v oblasti nabíjecích stanic pro elektromobily.
 
Obr. 1 Sortiment nízkonapěťových pohonů instalovaných firmou ABB uspořilo v roce 2008 asi 170 TW·h – toto číslo představuje roční spotřebu více než 42 mil. domácností
 
Tab. 1. Údaje z EPD pro měnič frekvence ABB typu ACS800, 250 kW – emise
Tab. 2. Ekologická návratnost pro tři typy měničů frekvence ABB (předpoklady: pohon umožňuje dosáhnout 50 % snížení energetické spotřeby čerpadla nebo ventilátoru)
Tab. 3. Výtah z tabulky MET