Шляхи підвищення енергоефективності насосних агрегатів систем водопостачання з урахуванням динаміки зростання вартості електроенергії
DOI:
https://doi.org/10.31548/Анотація
Стаття присвячена актуальній проблемі підвищення енергоефективності насосних агрегатів систем водопостачання житлово-комунального сектору. Метою дослідження є пошук шляхів зниження витрат електричної енергії насосних агрегатів шляхом запровадження електродвигунів підвищеного класу енергоефективності. Для досягнення мети вирішувалися такі завдання: оцінка технічного стану та потенціалу загального споживання енергії насосних агрегатів; оцінка складових структури тарифу на водопостачання в Україні; проведення випробувань асинхронних двигунів різного класу енергоефективності, що живляться від перетворювача частоти, для визначення енергетичних і функціональних властивостей; оцінка рівня енергозбереження насосного агрегату на прикладі запровадження двигуна класу IE5. Використані спеціальні методи випробувань для визначення втрат і оцінки ефективності двигунів змінного струму, що живляться від перетворювача. Встановлені функціональні залежності крутного моменту і струму від швидкості обертання та енергетичних показників від рівня навантаження для асинхронних двигунів різного класу енергоефективності. Визначені дві категорії параметрів, які впливають на надійність насосних агрегатів при використанні асинхронних двигунів різного класу енергоефективності, а саме: максимальний крутний момент при регулюванні частоти напруги живлення; теплові граничні криві при перевантаженнях. Проведена експрес оцінка ефективності інвестицій по заміні двигунів з низькою енергоефективністю. Запропоновані шляхи для стримування зростання тарифів, серед яких найбільш прогнозованим і економічно доцільним є впровадження системи перетворювач частоти– двигун класу ІЕ5 – насос. При заміні двигуна типу АИР на двигун класу ІЕ5 очікуване зниження витрат електроенергії для двигуна 2,2 кВт складає 15,48 % з терміном окупності інвестицій 1,1 рік. Встановлені закономірності можуть бути використані в межах комплексного підходу у застосуванні енергоефективних заходів і підвищення надійності роботи насосних агрегатів систем водопостачання житлово-комунального сектору .
Ключові слова: енергоефективність, насосні агрегати, водопостачання, частотно-регульований привод, електродвигун
Посилання
1. Augustyn, T. (2012). Energy efficiency and savings in pumping systems—The holistic approach. 2012 Southern African Energy Efficiency Convention (SAEEC), 1–7. https://doi.org/10.1109/SAEEC.2012.6408587.
2. USAID. 2023. Assessment of the Power Needs of Ukraine’s Water and Sanitation Service Providers. Washington, DC, USAID Water, Sanitation, and Hygiene Partnerships and Learning for Sustainability 0 (дата звернення: 01.02.2025).
3. Commission Regulation (EU) 2019/1781 of 1 October 2019 laying down ecodesign requirements for electric motors and variable speed drives pursuant to Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council, amending Regulation (EC) No 641/2009 with regard to ecodesign requirements for glandless standalone circulators and glandless circulators integrated in products and repealing Commission Regulation (EC) No 640/2009, Document 32019R1781. Available at: https://eurlex.europa.eu/eli/reg/2019/1781/oj.
4. Annex to the Communication from the Commission to the European Parliament, the European Council, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. The European Green Deal. Brussels, 11.12.2019, COM (2019) 640 final. Available at: https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/european-green-deal-communication-annex-roadmap_en.pdf.
5. Poorly designed pumps use 10% of world energy (2019, June 25). URL: https://blogs.sw.siemens.com/simcenter/Poorly-designed-pumps-use-10-of-world-energy/ (дата звернення: 01.02.2025).
6. Gan X., Pei J., Pavesi G., Yuan S., Wang, W. (2022). Application of intelligent methods in energy efficiency enhancement of pump system: A review. Energy Reports. 2022. Vol. 8. P. 11592-11606. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.09.016
7. Fedirko, M., Brych, V., Horlachuk, M., Zavytiy, O., & Holovko, R. (2023).
Frequency control of the electric drive of pumping units of the district heating network based on asynchronous motors with a squirrel-cage rotor. National scientific and production and information journal "Energy saving. Power engineering. Energy audit", (7-8 (185-186)), 22-32. DOI: https://doi.org/10.20998/2313-8890.2023.07.02
8. Popovych, O. M., & Bibik, O. V. (2018). Search and evaluation of ways to
increase the energy efficiency of a monoblock pump using integrated design. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Electric Machines and Electromechanical Energy Conversion, 5 (1281), Article 5 (1281). http://emepe.khpi.edu.ua/article/view/135209
9. Structures of weighted average tariffs for centralized water supply and
centralized water disposal URL: https://bit.ly/4bZBx7L (access date: 01.02.2025).
10. DSTU EN IEC 60034-2-3:2022 Rotating electrical machines. Part 2-3.
Specific test methods for determining losses and efficiency of converter-fed AC motors.
11. Fong, J., Ferreira, F. J. T. E., Silva, A. M., & de Almeida, A. T. (2020). IEC61800-9 System Standards as a Tool to Boost the Efficiency of Electric Motor Driven Systems Worldwide. Inventions, 5(2), Article 2. https://doi.org/10.3390/inventions5020020.
12. WEGSEE+ is the definitive solution for optimizing resources in energy efficiency projects :https://www.weg.net/institutional/US/en/news/products-and-solutions/wegsee-is-the-definitive-solution-for-optimizing-resources-in-energy-efficiency-projects ((дата звернення: 22.03.2025).
13. KP "Vodokanal" informs that from 01.06.2024, the resolution of the National Commission for the Regulation of the National Energy and Public Utilities Commission of Ukraine No. 1007 dated 28.05.2024 on establishing tariffs for centralized water supply and centralized wastewater disposal comes into force. URL: https://vodokanal.zp.ua/?p=1094 (date of application: 01.02.2025).
14. Structure of tariffs for centralized water supply and centralized wastewater disposal of the municipal enterprise "Vodokanal" (Zaporizhzhya) URL: https://vodokanal.zp.ua/wpcontent/themes/vodokanal_v2/assets/head_list/tarifs/vart_tarifs/2331_24.12.2024.pdf (date of application: 01.02.2025).
15. Lavrič, H., Drobnič, K., & Fišer, R. (2024). Model-Based Assessment of Energy Efficiency in Industrial Pump Systems: A Case Study Approach. Applied Sciences, 14(22), 10430. https://doi.org/10.3390/app142210430.
16. Dzenis, S., Shaida, V., & Yuryeva, O. (2024). Ways to overcome the barrier when transitioning asynchronous motors to the energy efficiency class IE5. Bulletin of NTU "KhPI". Series: Problems of improving electrical machines and devices. Theory and practice, 1 (11), Article 1 (11). https://doi.org/10.20998/2079-3944.2024.1.11.
17. Akçomak, M., & Partal, S. Z. (2024). Design of a 2.2kW 4-Pole IE5 Efficiency Class Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor. 2024 6th Global Power, Energy and Communication Conference (GPECOM), 190–198. https://doi.org/10.1109/GPECOM61896.2024.10582573.
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
