Öz: Verimlilik, üretim sürecini etkileyen en önemli unsurlardan biridir. Dünyada yýldan yýla artmakta olan enerji tüketimi ve kullanýlan enerji kaynaklarýndaki maliyet artýþý, mevcut enerjinin verimli kullanýlmasýný gerektirmektedir. Üretim sýrasýnda üzerinde durulmasý gereken en önemli konu, verimliliðin nasýl arttýrýlacaðý ve enerji tasarrufunun nasýl saðlanacaðýdýr. Enerji verimliliði, kaliteyi düþürmeden tüketilen enerji miktarýnýn azaltýlmasý için yapýlan çalýþmalar olarak tanýmlanmaktadýr. Sürdürülebilir kalkýnma için gerekli olan enerjinin verimli þekilde kullanýmýna yönelik çalýþmalar, çýkarýlan kanun ve yönetmeliklerle yürütülmektedir. Akýþ kontrol sistemlerinde mevcut elektrik motorlarýnýn daha yüksek verimli motorlarla deðiþtirilmesi yada deðiþken invertörlü sürücü sistemlerinin kullanýmý fan, pompa, kompresör vb. gibi akýþ kontrolünün yapýldýðý sistemlerde önemli oranlarda enerji tasarrufu saðlamaktadýr. Endüstriyel süreçlerde ve binalarda, akýþ kontrolü için çoðunlukla elektrik motorlarýnýn kullanýldýðý göz önünde bulundurulursa enerji verimliliðinin en etkin uygulanabileceði yerler toplam enerji tüketimde büyük paya sahip sanayi kuruluþlarý olmaktadýr. Bu nedenle verimlilik ve tasarruf konusunda kullanýlan elektrik motorlarýnýn akýþ miktarýna göre hýz kontrolünün yapýlmasýnýn ve kullanýlacak motorun verimlilik sýnýfýnýn önemini günden güne arttýrmaktadýr. Bu çalýþmayla, toplam elektrik tüketimi içinde büyük paya sahip akýþ kontrolünde kullanýlan elektrik motorlarýnda yüksek verimli elektrik motoru seçiminin ve deðiþken invertörlü sürücü kullanýmýnýn enerji verimliliðine ve tasarrufu üzerine etkileri incelenmiþtir. Giriþ: Günümüzde enerji planlamasý yapýlýrken düþünülmesi gereken konularýn baþýnda enerjinin verimli olarak nasýl kullanýlabileceði gelmektedir. Uluslararasý Enerji Ajansýnýn (IEA) 2017 Dünya Enerji Görünümü raporuna göre dünyadaki elektrik kullanýmýnda 2040 yýlýna kadar %40 oranýnda artýþ olacaðýný tahmin edilmektedir. Bu artýþýn üçte birlik kýsmýný içerisinde akýþ kontrolünün de olduðu endüstriyel elektrik motoru sistemleri oluþturmaktadýr. Pompalar, fanlar ve kompresörler tarafýndan tüketilen elektrik enerjisi, dünya genelinde kullanýlan elektriðin önemli bir bölümünü temsil etmektedir. Endüstriyel süreçlerde ve bina tesislerinde, elektrik enerjisinin %72'sinin akýþ kontrolü için kullanýldýðý ve bunun büyük bir bölümünün akýþ kontrolü için kullanýlan elektrik motorlarý tarafýndan tüketildiði tahmin edilmektedir. Türkiye’de toplam elektriðin yarýya yakýný sanayi sektörü tarafýndan tüketilmekte ve sanayideki bu tüketimin %70’inden fazlasý elektrikli motorlardan kaynaklanmaktadýr. Dolayýsýyla verimlilik artýþýnýn saðlanabilmesi için sanayide kullanýlan düþük verimli motorlarýn yüksek verimli motorlarla deðiþtirilmesi yada uygun hýz kontrol yöntemlerinin uygulanmasý gerekmektedir. Amaç: Bu çalýþmada, akýþ kontrolü için kullanýlan elektrik motorlarýnda deðiþken hýz kontrolü ve motor seçiminin enerji verimliliðine ve tasarrufu üzerine etkileri incelenmesi amaçlanmýþtýr. Kapsam: Akýþ kontrolü için, on-off, by-pass vanasý, kýsýlma vanasý, düþük çark çapý kullanýmý gibi mekanik yöntemler uygulamada kullanýlmaktadýr. Bu çalýþma kapsamýnda verimliliðe etkisi diðer yöntemlere göre daha fazla olan elektrik motorlarýnýn enerji verimliliði üzerine etkileri incelenmiþtir. Yöntem: Elektrik motorlarýnda çekilen güç, devir sayýsýnýn küpü ile orantýlý olarak deðiþmektedir. Gerekli akýþ miktarýnýn yarý yarýya azalmasý, gücü 8 kat düþürmektedir. Geleneksel akýþ kontrol uygulamalarýnda, motor doðrudan þebekeye baðlý ve sabit hýzda çalýþtýðýndan akýþ ne olursa olsun motorun elektrik tüketimi sabit olmaktadýr. Dolayýsýyla enerji tasarrufu, deðiþen akýþ miktarýna göre hýz kontrolü yapýldýðý durumda elde edilmektedir. Hýz kontrolünün yapýlmadýðý durumlarda verimi sýnýfý yüksek motor kullanýmý ile enerji tasarrufu saðlamak mümkün olmaktadýr. Araþtýrmanýn Problemi: Elektrik motoru ile akýþ kontrolünde, tüketilen enerjinin daha verimli kullanýmýnýn nasýl saðlanacaðýdýr. Araþtýrmanýn Sýnýrlýlýklarý: Türkiye’de 2016 yýlýnda tüketilen elektriðin %46,9’u sanayide ve bunun üçte ikisi elektrik motorlarý tarafýndan tüketilmiþtir. Bu veriler ýþýðýnda, sadece elektrik motorlarý ile tahrik edilen akýþ kontrol sistemleri verimlilik açýsýndan incelenmiþtir. Bulgular: Standart bir elektrik motorunun toplam masraflarýnýn %97’sini enerji giderleri oluþturmaktayken ilk alým maliyeti sadece %2 gibi bir deðer tutmaktadýr. Elektrik motoru kullanýlan akýþ kontrol uygulamalarýnda akýþ, motor hýzýnýn deðiþimi ile saðlanmaktadýr. Yapýlan araþtýrmalarda endüstride kullanýlan motorlarýn %70’i akýþ kontrol sistemlerinde kullanýlmaktadýr. Bu motorlarýn %18,2’sinde Deðiþken hýz sürücüsü kullanýldýðý düþünülürse elde edilecek tasarruf miktarý çok yüksek miktarda olacaktýr. Uygun kapasitede, yüksek verimli motor kullanýmý ile 5’e kadar ve hýz kontrolü uygulamalarý ile %10 ile %50 arasýndaki oranlarda enerji tasarrufu saðlanabilmektedir. Sonuç: 1 Ocak 2017 tarihinden itibaren, gücü 0,75 kW ile 375 kW arasýnda olan motorlarýn verimlilik sýnýfý IE3’ten, deðiþken hýzla tahrik edilen motorlarda IE2’den düþük olamayacaðý çýkarýlan teblið ile zorunlu hale getirilmiþtir. Yapýlan enerji verimliliði çalýþmalarý ile Türkiye'nin Enerji Yoðunluðunun 2023 yýlýna kadar, 2011 yýlýna göre en az %20 azaltýlmasý hedeflenmektedir. Dolayýsýyla sanayimizde akýþ kontrol sistemlerinde hâlihazýrda kullanýlmakta olan düþük verimli elektrik motorlarýnýn dönüþümü ve deðiþken invertörlü sürücülerin kullanýmý enerji verimliliðinin artýrýlmasýnda önemli bir rol oynayacaðý görülmektedir.
Anahtar Kelimeler: Elektrik Motoru, Akýþ Kontrolü, Enerji Verimliliði, Motor Hýz Kontrolü
|