EU-wetgeving transformeert energiegebruik in de industrie

De energie-efficiëntie speelt steeds meer een sleutelrol in de strijd tegen klimaatverandering en de vermindering van de ecologische voetafdruk. De Europese Unie (EU) erkent dit en is voortdurend bezig met het verbeteren van de energieprestaties van producten die in de industrie worden gebruikt. Een van de belangrijkste instrumenten die de EU inzet om deze doelstellingen te bereiken, is EU-wetgeving.

EU-wetgeving met ecodesign-eisen

De Europese Commissie schat dat ongeveer 80 miljoen grote elektrische motoren samen 65-70% van de energie in industriële toepassingen gebruiken. Om het energiegebruik te verminderen, heeft de Commissie in 2009 sleutelmaatregelen geïntroduceerd door EU-wetgeving uit te vaardigen die betrekking heeft op de ecodesign-eisen van energiegerelateerde producten, namelijk elektrische motoren en VSD’s. Een VSD (Variable Speed Drive) regelt het toerental van de compressor (rpm) door middel van een omvormer.

De nieuwe EU-verordening 2019/1781 van richtlijn 2009/125/EG (Energiegerelateerde producten) is op 1 juli 2023 in werking getreden met als doel het energieverbruik in alle lidstaten te verminderen. Voorheen moesten nieuwe 3-fase motoren van 0,75 kW tot 375 kW voldoen aan IE3 (Premium Efficiëntie) of IE2 (Hoge Efficiëntie) normen. Ze moesten ook met een VSD worden geïnstalleerd. In juli 2021 breidde men de IE3-norm uit tot 1000 kW. Ook kwamen er meer motortypes bij. Denk hierbij aan motoren met remmen, ATEX-motoren en motoren voor ventilatoren en blazers met een TEAO-ontwerp. VSD’s moesten nu ook aan dezelfde eisen voldoen als direct-on-line (DOL) motoren.

De meest recente EU-wetgeving vereist dat alle nieuwe, niet-Ex eb, 3-fase, 2-6 pool, enkelsnelheid elektrische motoren tussen 75 kW en 200 kW van Super Premium Efficiëntie (IE4) zijn. Daarnaast moeten de meeste ATEX-motoren nu volgens de IE3 norm zijn en alle enkelfasige motoren moeten een minimale IE2-classificatie hebben.

EU-wetgeving zorgt voor meer gebruik VSD’s

Om energie-efficiëntie te verbeteren, stimuleert men het gebruik van VSD’s. Deze gebruikt men samen met elektrische motoren om de controle en efficiëntie te verhogen. Voorheen was de minimale vereiste voor nieuwe apparatuur een IE3-motor of een IE2-motor plus een VSD om een efficiëntie te leveren die gelijk is aan of beter dan de IE3-efficiëntieclassificatie.

Deze benadering richt zich op het verbeteren van de efficiëntie van een specifiek product en het verminderen van de daarmee geassocieerde verliezen. Specificerende instanties en eindgebruikers moeten beslissen welke optie ze gebruiken, aangezien een combinatie de meest efficiënte oplossing voor hun toepassing zal bieden. Zo heeft een IE3-motor een duidelijk gespecificeerde efficiëntieclassificatie bij zijn nominale snelheid alsook bij een belasting van 50%, 75% en 100%.

Op dit moment kan een toepassing die variabele snelheidsaanpassingen en verschillende belastingen vereist, momenteel niet worden geëvalueerd met de beschikbare productprestatiegegevens. Een specificerende instantie of eindgebruiker kan momenteel de verschillende concurrerende componenten van het aandrijfsysteem niet vergelijken. Hierdoor kan men uiteindelijk ook niet de meest efficiënte motor- en omvormercomponenten kiezen.

Wanneer de motor in een product zoals een ventilator of pomp is geïntegreerd, kunnen we de prestaties van de motor niet los van het product meten. Om deze situaties aan te pakken en het potentiële energiebesparingsgebied te verbeteren, is een nieuwe standaard EN50598 ontwikkeld. Deze standaard benchmarkt de efficiëntieclassificaties van vermogensaandrijfsystemen (PDS).

EN50598-1

EN50598-1 stelt de algemene vereisten vast voor het vaststellen van energie-efficiëntienormen voor door energie aangedreven apparatuur. Dit gebeurt met behulp van de uitgebreide productbenadering (EPA) en het semi-analytisch model (SAM). Deze standaard omvat in wezen de gecombineerde efficiëntieclassificaties voor de PDS en de aangedreven apparatuur, zoals de pomp, versnellingsbak, compressor, enz.

EN50598-2

EN50598-2 verbreedt de focus van een enkel onderdeel naar de efficiëntie van het volledige vermogensaandrijfsysteem (PDS). De nieuwe efficiëntieklassen (IES) bieden een structuur waarmee de verliezen voor een volledig aandrijfsysteem kunnen worden vergeleken. Het mediane efficiëntiebereik is IES1. Systemen onder de minimumwaarde van IES1 krijgen de classificatie IES0. Systemen die 20% efficiënter zijn dan IES1 worden als IES2 geïdentificeerd.

EN50598-3

EN50598-3 biedt een kwantitatieve ecodesign-benadering door middel van levenscyclusbeoordeling, inclusief productcategorie-regels en de inhoud van milieudeclaraties.

Deze nieuwe normen van de EU-wetgeving zullen eindgebruikers ook helpen om terugverdienperioden nauwkeuriger in te schatten. Vroeger schatte men de efficiëntie van snelheidsgecontroleerde motoren met ruwe energieverbruikscijfers. Nu kunnen we met geverifieerde efficiëntiecurves de terugverdientijd van een motor-/aandrijfcombinatie realistischer berekenen.

Voor fabrikanten van VSD’s is er een vereiste om efficiëntiegegevens te verstrekken volgens de deellastmeetpunten zoals gedefinieerd voor het CDM-systeem. Dit terwijl degenen die motoren produceren niet hoeven te voorzien in de efficiëntiegegevens bij de gespecificeerde deellast.

Richtlijn Ecodesign 2009/125/EC

De Richtlijn Ecodesign, 2009/125/EC staat ook bekend als de Richtlijn Energiegerelateerde Producten (ErP). Deze heeft betrekking op alle producten met een bepaald energiebesparingspotentieel, wat zeker VSD’s omvat. In veel gevallen komt de beste oplossing voor een gecontroleerd aandrijfsysteem voort uit een combinatie van aandrijvingen en motoren van verschillende fabrikanten. Door de bekende verliezen van deze twee componenten af te stemmen op het nominale bedrijfspunt, kan men deze optellen. Dit is nodig om de gewenste efficiëntie voor het hele systeem en dus de IES-klasse te halen. Op dezelfde manier berekent men verliezen bij verschillende deellastpunten voor specifieke toepassingen.

Door EU-wetgeving in de praktijk te brengen, blijkt dat grote besparingen mogelijk zijn. Dit gebeurt door variabele snelheidsregelingen toe te voegen aan toepassingen met een variabel koppel, zoals pompen en ventilatoren. Door de energielevering precies af te stemmen op de behoeften, verbeteren zowel de proces- als energie-efficiëntie.

Als de variabele snelheidsaandrijving niet juist is ingesteld of in gebruik genomen is met de correcte motorplaatgegevens, kan de energie-efficiëntie afnemen. VSD’s bieden veel voordelen voor exploitanten die hun procesefficiëntie en duurzaamheid willen verbeteren, mits ze correct zijn geïnstalleerd.