Энергетическая политика в Германии и во всем мире в последние десятилетия приобретает все большее значение. Одной из целей энергетической революции в Германии является сокращение выбросов углекислого газа, и важным аспектом этого является снижение спроса на энергию за счет повышения энергоэффективности. Круговая диаграмма на рис. 1 показывает, что повышение эффективности промышленного сектора оказывает большое влияние на потребление энергии в Германии. Согласно этому анализу, на промышленный сектор приходилось около 30% общего конечного потребления энергии в Германии в 2017 году.
Помимо пользы для окружающей среды и общества в целом, повышение энергоэффективности также важно для операторов гидравлических систем. С одной стороны, повышение эффективности гидравлических систем может повысить производительность при сохранении того же уровня энергопотребления. В то же время повышение энергоэффективности может привести к снижению энергопотребления. Это позволяет снизить потребление электроэнергии и, следовательно, эксплуатационные расходы.
В частности, в стационарной гидравлике эксплуатационные расходы часто не играют никакой роли или играют лишь незначительную роль при покупке установки. Для оператора установки затраты на приобретение гораздо более понятны, поскольку они сопоставимы и являются прямыми. Однако в долгосрочной перспективе этот подход неэкономичен для оператора гидравлической системы. Напротив, для принятия эффективного инвестиционного решения необходимо проанализировать общую стоимость владения (TCO). Например, при оценке совокупной стоимости владения насосной системы затраты на электроэнергию могут составлять до 80% от общей стоимости (см. рис. 2). В этом примере расходы на приобретение составляют только 10% от общих затрат.
Due to the lack of a TCO approach on the part of the operator, the primary goal of the installation manufacturers is to offer hydraulic systems at a favourable purchase price. Although these systems may meet the operator’s requirements in terms of function, a more precise system analysis reveals them to be true energy guzzlers. As a rule, no separate power meters are installed for individual hydraulic units. This makes it difficult to determine the energy efficiency of a particular unit when several electricity consuming units or hydraulic systems are operated simultaneously. Nevertheless, the system operator can check by simple tests whether the hydraulic system offers the potential for increasing energy efficiency:
- Часто ли температура масла в баке превышает 60°C?
- Являются ли некоторые клапаны в гидравлической системе значительно более горячими, чем другие?
- Часто ли перемещаются отрицательные/тянущие нагрузки (направление нагрузки соответствует направлению движения)?
- Установлены ли клапаны регулирования расхода (дроссели, регулирующие клапаны, пропорциональные клапаны)?
- Один насос снабжает одновременно несколько потребителей?
Если ответ на один или несколько из этих вопросов «да», возможно, стоит провести системный анализ. Нередко обнаруживается превышение объемного расхода или давления, а в худшем случае и того, и другого. Примером превышения размера является выбор большого насоса с максимальной производительностью, превышающей фактически необходимую. Для насоса переменной производительности это означает работу с уменьшенным углом поворота. Как показано на рис. 3, общая эффективность откачки 85 % может быть достигнута только при угле поворота от 60 % до 70 %. Если угол поворота падает ниже 20 %, общий КПД составляет менее 50 %, поэтому потери мощности превышают эффективную гидравлическую мощность. Еще одним примером является система постоянного расхода с уменьшением объемного расхода в зависимости от потребностей путем дросселирования. Избыточный объемный расход сбрасывается в резервуаре с помощью предохранительного клапана. Энергия, необходимая для облегчения рельефа, полностью преобразуется в потери мощности. Как правило, замена одного клапана не приводит к повышению энергоэффективности, и вместо этого приходится полностью пересматривать гидросистему.
Гидравлическая система испытательной лаборатории Bertrandt Ingenieurbüro GmbH в Мюнхене представляет собой пример анализа энергоэффективности. Центральный гидравлический агрегат имеет подключенную нагрузку ок. 130 кВт. Насос переменной производительности снабжает несколько испытательных станций постоянным давлением ок. 260 бар. Объемный расход зависит от выбранных испытательных станций и программ испытаний. Все испытательные станции состоят из распределительных блоков с расположенными ниже по потоку сервоцилиндрами. Эксплуатация этих испытательных станций показывает, что при давлении в системе ок. 260 бар и требуемый объемный расход ок. 90 л/мин, гидравлическая мощность 37 кВт (см. рис. 4). Кроме того, минимальное давление в системе определялось путем ручной регулировки пилотного клапана. Испытательные станции также могут без проблем работать при давлении в системе 150 бар. За счет снижения давления в системе удалось снизить мощность гидравлики до 22 кВт. Это приводит к повышению энергоэффективности на 40%. Экономия энергии для этой рабочей точки в диапазоне частичной нагрузки составляет 120 000 кВтч в год. Поскольку не все испытательные станции использовались во время анализа, общий потенциал экономии на самом деле даже больше. Помимо экономии энергии, также снижается тепловая нагрузка на масло и нагрузка давлением на все компоненты системы.
Международная академия гидравлики (IHA) будет рада проконсультировать вас по вопросам энергоэффективности ваших гидравлических систем. Консультация включает в себя индивидуальный анализ системы, а также разработку предложений по модернизации. Федеральное министерство экономики и энергетики субсидирует до 40% затрат на меры по энергосбережению и сокращению выбросов углекислого газа (см. Корпоративный кредит KfW на реконструкцию, кредит 295, модуль 4: энергетическая оптимизация установок и процессов).
