에너지 효율성은 물에 대한 세계의 갈증을 해소하는 데 도움이 될 수 있습니다

유엔은 20억 명이 넘는 사람들이 안전한 식수를 이용하지 못하고 있으며, 40억 명이 넘는 사람들이 안전한 위생 서비스를 이용하지 못하고 있는 것으로 추정하고 있습니다. 2023년 세계 물의 날은 UN의 여섯 번째 지속가능발전목표인 “모든 사람을 위한 물과 위생의 가용성과 지속가능한 관리 보장”을 달성하기 위해 우리가 취해야 할 단계를 성찰할 수 있는 기회입니다.

물과 폐수 처리의 경제성을 고려해 볼 가치가 있습니다. 이들 부문은 현재 매우 에너지 집약적이며 세계 총 전력의 약 4%를 소비합니다. 높은 에너지 소비로 인해 비용이 증가합니다. 평균적으로 에너지 비용은 깨끗한 물 비용의 45%를 차지합니다.

따라서 물과 폐수 처리를 보다 에너지 효율적으로 만드는 것이 이러한 필수품을 더 많은 사람들에게 확대하는 데 핵심입니다. 동시에 에너지 사용을 줄이면 해당 부문의 탄소 배출량과 운영 비용이 줄어들어 모두가 이익을 얻습니다.

수처리부터 운송, 폐수 처리 및 담수화까지 이 분야의 모든 프로세스는 펌핑에 의존합니다. 다행스럽게도 펌프 모터가 동일한 출력을 제공하는 데 필요한 전력량을 크게 줄이는 기술을 사용할 수 있습니다.

기존 모터와 새 모터 모두 가변 속도 드라이브(VSD)를 장착할 수 있습니다. 이는 공정 요구 사항을 정확하게 충족하도록 모터 속도와 토크를 조정하여 에너지 효율성을 높입니다.

드라이브가 없으면 모터는 항상 최고 속도로 작동하며 흐름 속도는 스로틀링을 통해 제어됩니다. 이는 한 발을 액셀러레이터 위에 놓고 브레이크를 사용하여 속도를 제어하여 자동차를 운전하는 것과 같습니다. 드라이브를 사용하면 모터가 필요한 만큼 정확하게 작동하며 일반적으로 최고 속도보다 훨씬 낮습니다. 이를 통해 최대 30%, 때로는 그 이상까지 상당한 에너지 효율성 향상이 가능합니다.

상하수도 시설은 가장 효율적인 모터를 선택하여 에너지 효율성을 향상시킬 수도 있습니다. 많은 국가에서는 국제전기기술위원회(IEC)에서 정한 모터 효율 등급을 사용합니다. 이러한 클래스의 범위는 IE1에서 IE4까지입니다. IE3에서 IE4로 등 IE 번호가 증가할 때마다 에너지 손실이 20% 감소합니다. 이는 모터가 더 효율적이라는 것을 의미합니다.

2023년 7월부터 EU 에코디자인 규정에서는 신규 설치 및 업그레이드 시 다양한 유형의 모터에 대해 최소 IE4 효율을 요구합니다. 이로 인해 유럽은 IE4 효율성을 요구하는 세계 최초의 지역이 되었으며 다른 지역도 당연히 따를 것입니다.

동기식 릴럭턴스(SynRM) 모터 기술은 IE5 효율성을 달성하여 한 단계 더 발전했습니다. 이는 VSD와 함께 패키지 솔루션으로 작동하도록 설계되었으며 기존 모터보다 훨씬 더 효율적입니다. 예를 들어, 기존 IE2 모터를 SynRM 모터 구동 패키지로 교체하면 에너지 손실이 최대 50% 낮아집니다.

ABB의 효율적인 모터는 구형 모델을 즉시 교체할 수 있도록 설계되었으므로 일반적으로 업그레이드가 간단합니다. 또한, 에너지 절약은 빠른 투자 수익을 제공할 것입니다. 일반적으로 몇 년이 아닌 몇 달 안에 완료됩니다.

독일 보홀트에 있는 하수 처리장의 운영자들은 시설의 효율성을 개선하여 탄소 배출을 줄이는 것을 목표로 삼았습니다. 그들은 펌프가 전기 사용량을 줄일 수 있는 가장 좋은 기회라고 판단하고 모터를 IE5 SynRM 모터 드라이브 패키지로 교체했습니다.

개조하는 동안 펌프의 임펠러 형상도 개선하여 기계적 효율성을 향상시켰습니다. 이 공장은 여전히 ​​매일 108,000입방미터의 폐수를 청소하고 있지만 이제는 에너지를 40% 덜 사용합니다.

독일의 다른 지역인 뷔르템베르크(Württemberg)에서는 수처리 시설이 식수를 연화하는 일을 담당하고 있습니다. 이 프로세스에는 에너지 집약적인 압축기가 필요하지만 시설에서는 VSD와 쌍을 이루는 IE5 SynRM 모터를 사용하여 압축기에 전력을 공급합니다. 다른 에너지 절약 조치와 결합하여 이 공장은 단 1년 만에 에너지 사용량을 32% 줄였습니다.

한편, 이집트 시나이에서는 세계 최대 규모의 폐수 처리장도 대담한 효율성 목표를 설정했습니다. Bahr El Bakar 공장은 각각 VSD와 쌍을 이루는 20개의 고효율 IE4 모터를 사용합니다. 이곳에서는 농업 폐수를 처리하여 매일 5,600,000입방미터의 처리된 물을 생산합니다. 이러한 모터는 공장에서 더 적은 전력을 사용할 수 있게 할 뿐만 아니라 펌프의 신뢰성도 향상시킵니다.