에코디자인을 통한 에너지 효율성

EU 에코디자인 규정의 두 번째 단계는 전기 모터 에너지 효율성에 대한 기준을 높이고 있으며, 나머지 세계도 이를 따를 것이 확실합니다.

에너지 효율성은 Net Zero를 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 녹색 수소, 탄소 포집 등 탈탄소화 로드맵의 일부 기술은 아직 준비되지 않았지만, 에너지 효율적인 장비는 현재 이용 가능합니다. 이러한 이유로 국제에너지기구(IEA)는 효율성을 “첫 번째 연료, 즉 사용하지 않아도 되는 연료”라고 부릅니다.

전기 모터는 에너지 효율성 노력에 집중할 수 있는 논리적인 장소입니다. 거의 모든 산업에 필수적이며, 전 세계적으로 생산되는 모든 전력의 45% 이상을 소비합니다. 부분적으로 이는 오늘날 사용되는 많은 모터가 오래되고 에너지 효율성이 떨어지는 모델이기 때문입니다.

시설에 현대적이고 에너지 효율적인 모터를 설치할 수 있도록 유럽 연합(EU)은 다음을 발표했습니다.에코디자인 규제 . 이 법안은 "EU 제품의 순환성, 에너지 성능 및 기타 환경 지속 가능성 측면"을 개선한다는 목표로 기존 모터의 신규 설치 및 업그레이드에 대한 최소 에너지 효율 표준을 설정합니다. 엔지니어가 이에 대해 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

EU는 모터 효율을 설명하기 위해 국제 효율(IE) 표준을 사용합니다. 여기서 수치가 증가할 때마다 이전보다 약 20% 더 낮은 손실이 반영됩니다. 에코디자인 규정은 두 단계로 적용됩니다. 첫 번째 단계는 2021년 7월에 발효되었습니다. IE2 효율을 달성하려면 0.75kW 미만의 모터가 필요하고, IE3 효율을 달성하려면 0.75kW 이상의 모터가 필요합니다. 이 요구 사항에는 외부 브레이크가 있는 브레이크 모터와 폭발 가능성이 있는 환경에 맞게 설계된 모터가 포함됩니다.

1단계는 성공적이었고 2단계는 2023년 7월 1일부터 시행됩니다. 이 단계는 1단계에서 확립된 요구 사항을 기반으로 합니다. 2단계에서 IE4는 75~200kW 정격의 3상 1, 4 및 6극 단일 속도 안전 영역 모터에 대한 최소 효율 등급이 됩니다. 또한 2단계에서는 IE2 효율을 최소한으로 달성하기 위해 "Ex be" 보호 기능이 있는 모터와 정격 출력이 0.12kW가 넘는 단상 모터가 필요합니다. 그러나 2단계에서는 브레이크 모터가 제외됩니다.

대규모로 적용되는 이러한 변화는 2023년까지 큰 영향을 미칠 것이며, 에코디자인 규정은 네덜란드의 총 에너지 사용량에 해당하는 연간 110TWh의 전력 절감 효과를 가져올 것으로 예상됩니다.

에코디자인 규정의 새로운 최소 기준은 환영할 만한 것이며 유럽 산업의 탈탄소화에 중요한 역할을 할 것입니다. 더 높은 에너지 효율성을 달성하려는 기업의 경우 더 많은 발전을 이룰 수 있는 가능성이 있습니다. 최신 세대의 모터 드라이브 패키지는 동기식 릴럭턴스(SynRM) 기술을 사용하여 IE5 효율성을 달성합니다. 기업에서는 배기가스 배출을 최소화하기 위해 또는 효율성에 대한 강력한 재정적 이유 때문에 가장 효율적인 모터로 업그레이드하는 데 관심이 있을 수 있습니다.

모터의 초기 비용은 총 소유 비용(TCO)의 2%에 불과합니다. 약 1%는 평생 유지 관리에 사용되며 나머지 97%는 전기에 사용됩니다. 최대 속도로 지속적으로 작동하는 덜 효율적인 모터에 비해 SynRM 모터 및 드라이브 패키지는 에너지 비용을 최대 60%까지 절감할 수 있습니다. 따라서 모터 효율은 특히 에너지 가격이 높은 경우 모터의 TCO에 상당한 영향을 미칩니다.

예를 들어, 호주 식품 제조업체인 Campbell은 냉동 압축기에 사용되는 모터 4개를 55kW IE5 SynRM 모델로 전환하여 상당한 비용 절감을 달성했습니다. 모터는 130톤 이상의 CO2 배출을 제거합니다. 또한 새로운 모터는 제조업체의 에너지 비용을 매년 9,750달러 절감해 줍니다.

EU는 IE4 효율성 요구 사항을 적용하는 첫 번째 지역이지만 다른 지역도 뒤따를 것으로 예상됩니다. 또한 순 제로 야망과 지속적인 기술 발전에 힘입어 업계에서 더 높은 에너지 효율성을 요구하는 법안이 계속해서 요구될 가능성이 높습니다.