motor summit 08 - IEA 4E - Electric Motor Systems Annex

Transcription

3CHWEIZERISCHE!GENTURFàR%NERGIEEFFIZIENZ
3WISS!GENCYFOR%FFICIENT%NERGY5SE
MOTOR SUMMIT 08
Rapid market penetration for energy efficient electric motor systems
6th international
Summit for
energy efficiency
powered by
S.A.F.E.
Energy efficiency improvement is crucial to a sustainable energy future, including
energy security, economic development and environmental protection. Electric
motors and motor systems in industrial and building pump, fan, compressor, and
traction applications use 40 % of total electricity. Existing and new technology designs offer the potential to reduce the typical energy demand of motor systems
across the global economy by upwards of 30 % with short payback periods, if
market barriers can be overcome.
The Swiss Agency for Efficient Energy Use (S.A.F.E.), in collaboration with the
international harmonization initiative SEEEM (Standards for Energy Efficiency of
Electric Motor Systems), the IEA 4E Motor Systems Annex and the Swiss Energy
program Topmotors, is pleased to announce the Motor Summit 2008, to be held
from 24 to 26 November 2008 in Zurich Switzerland. The second Motor Summit
08 continues in the tradition of the Light Summit 02, the Appliance Summit 03,
the Electronics Summit 04, the Light Summit 05 and the Motor Summit 07 providing an international forum for authorities on motor system efficiency issues to
discuss innovative technological developments, the current state of market penetration and strategies and actions to overcome barriers to the uptake of highefficiency motor systems.
The Motor Summit 08 will bring together selected experts from research, government and the private sector, with the intent of supporting various ongoing processes, such as the work of the IEA in developing a global Efficiency Strategy for
the G8, in the new IEA Implementing Agreement 4E, the EU Energy-using Products
Directive, the harmonized IEC motor testing and energy classification standards,
and the new USA law on making NEMA Premium Motors to become MEPS by
2011. The International Strategy day is held on 25 November, the Swiss implementation day is on 26 November. On 24 November 2008 a Side Event for invited
guests is held at the same location on IEA 4E and EuP.
S.A.F.E. wants to contribute to the effort of SwissEnergy to reduce energy demand and stabilize electrical energy consumption by 2010 and beyond.
Date
Hotel Accommodation
From 24 to 26 November 2008
Make your reservation directly to one of our three conference
hotels (please mention «Motor Summit» to profit from the
group arrangement):
Hotel Glockenhof, Sihlstrasse 31, CH-8001 Zürich,
+41 (0)44 225 91 91, www.glockenhof.ch
Single room CHF 320 (including breakfast)
Mail before 15 September 2008 to: info@glockenhof.ch
Hotel Seidenhof, Sihlstrasse 9, CH-8001 Zürich
+41 (0)44 228 75 00, www.seidenhof.ch
Mail before 15 September 2008 to: info@seidenhof.ch
Hotel City, Löwenstrasse 34, CH-8001 Zürich
+41 (0)44 217 17 17, www.hotelcity.ch
Mail before 15 September 2008 to: hotelcity@hotelcity.ch
Organization
S.A.F.E.
Swiss Agency for Efficient Energy Use
www.energy-efficiency.ch
conrad.u.brunner@energy-efficiency.ch
Tel +41 (0)44 226 30 70
bea.meyer@energy-efficiency.ch
Tel +41 (0)44 226 30 75
Fax +41 (0)44 226 30 99
Host
S.A.F.E. (organization)
Topmotors
SEEEM
SwissEnergy
Partners
EKZ
Energie-Agentur der Wirtschaft EnAW
Faktor Publishers
Motor Challenge
ÖBU
ProKlima
Swissmem
Swiss Technology Network
Conference fee (including conference documentation)
CHF
Euro
Complete registration for 25 & 26 November
2008 (including lunch 25 & 26 November
2008, dinner 25 November 2008 and reception 26 November 2008)
300
180
Registration for 25 November 2008
International Strategy day (including lunch 25
November 2008, without dinner)
180
120
Registration for 26 November 2008
Swiss Implementation day (including lunch and
reception 26 November 2008)
180
120
60
40
Registration for dinner 25 November 2008
Sponsors
Swiss Federal Office of Energy
S.A.F.E.
Awel Canton Zurich
Conference venue
Zentrum Glockenhof
Sihlstrasse 33, CH-8001 Zurich
+41 (0)44 225 93 93
Registration
Conference
Please register by 15 September 2008
www.seeem.org (english)
www.energy-efficiency.ch (english)
www.energieeffizienz.ch (deutsch)
Members of ÖBU, ProKlima, S.A.F.E., SEEEM, Swissmem,
SwissTnet or Topmotors will receive a discount of 20 %.
Payment
You will receive payment instructions after registration.
Conference overview
24. November 08
Monday
Side Event
25. November 08
Tuesday
(english)
26. November 08
Wednesday
(deutsch)
SEEEM, EuP and IEA
4E Motor Systems
International
Strategy
Swiss Implementation
am session (invitation only)
am Session
am Session
pm Session (invitation only)
pm Session
pm Session
Welcome Dinner
Speakers and VIP
(invitation only)
MS'08 Dinner
Reception
Documentation
A documentation of executive summaries will be handed to all participants at
the conference. The full presentations in
slides, etc. will be made available shortly
after the conference to all participants
and the public under www.seeem.org and
MOTOR SUMMIT 08
MS'08 International Strategy
Tuesday 25 November 2008
Time
Topic
09:00
Coffee
Speaker
Introduction
09:30
Welcome and introduction to
MS'08
Conrad U. Brunner, S.A.F.E. and IEA
4E Motor Systems, Zurich, Switzerland
09:50
SwissEnergy efficiency strategy
Michael Kaufmann, Vice Director,
Berne, Swiss Federal Office of Energy,
Switzerland
Key International Developments
10:10
North American motor MEPS
Rob Boteler, NEMA/Emerson, USA
10:30
IEC harmonizes global testing
standards and efficiency classes
Martin Doppelbauer, SEW-Eurodrive,
Chairman IEC TC 2 WG 31, Germany
10:50
IEA energy efficiency strategy for
G8
Paul Waide, IEA, Paris France
Technical Developments
11:10
Impact of Energy-using
products: Europe on the
fast track to MEPS
Ismo Grönroos-Saikkala,
EC DG Tren, Brussels Belgium
11:30
Results of EuP Lot 11: Motors
Anibal de Almeida, University of
Coimbra, Portugal
11:50
Results of EuP Lot 11: Pumps
and circulators
Hugh Falkner, Atkins, UK
12:10
Industry drives clean technology
Peter Mazenauer, ABB, Switzerland
12:30
Lunch
Key National Programs
13:40
India: Standards & labels for
energy efficient motors
Jiwesh Nandan, Bureau of Energy
Efficiency, Delhi, India
14:00
Australia: Experience with enforcement and testing program
14:20
China: Motor standards and labels
Zhang Xin, CNIS, Beijing, China
14:40
Canada: Test results from
motors with variable frequency
drives
Pierre Angers, Hydro Quebec, Canada
15:00
Brazil: Industrial energy efficiency activities
George Soares, Electrobras, Rio de
Janeiro, Brazil
15:20
Questions & Answers
Future Developments
15:40
Global Overview of Policies for
Motor Systems
Paolo Bertoldi, European Commission
DG JRC, Ispra Italy
16:00
Panel discussion
Paolo Bertoldi, Rob Boteler,
Paul Waide; Zhang Xin
Moderator Conrad U. Brunner
17:00
EEMODS’09 Nantes France
Rodolphe Beaugrand, Cetim, France
17:20
End
19:00
Reception and Dinner
University of Zurich, Tower Restaurant
-1-
MOTOR SUMMIT 08
MS'08 Umsetzung in der Schweiz
Mittwoch, 26. November 2008
Zeit
Thema
09:00
Kaffee und Gipfeli
Vortragende
Einführung
09:30
Begrüssung und Tagesziel:
Ergebnisse des internationalen
Tages
Conrad U. Brunner,
S.A.F.E., Zürich
09:50
Schweizerische Effizienzpolitik:
Synchron mit Europa
Walter Steinmann,
Direktor BFE, Bern
10:10
Industrie sieht Chancen für
Energieeffizienz im Strom
Gabi Hildesheimer,
ÖBU, Zürich
Lernen von Europa
10:30
Energy+ Pumps
Claus Barthel,
Wupperthal Institut, Deutschland
10:50
Industrieprogramm in Österreich
Konstantin Kulterer,
Österreichische Energieagentur, Wien
11:10
Industrieprogramm in Deutschland
Martin Streibel,
Deutsche Energie-Agentur dena, Berlin
11:30
Bessere Pumpen
Markus Teepe,
Wilo, Dortmund, Deutschland
11:50
Energieeffiziente Ventilatoren,
Eigenschaften und Anwendungen
Uwe Sigloch,
ebm-papst, Mulfingen, Deutschland
12:10
Energieeffizienz und Motoren:
Forschungsergebnisse und
politische Umsetzung
Roland Brüniger, Felix Frey,
BFE, Bern
12:30
Mittagessen Stehlunch
Anwendung für die Schweiz
14:00
Topmotors-Pilotprojekte: Mit
EnAW zur Optimierung von
Industriebetrieben
Thomas Stetter,
EnAW, Zürich
14:20
Software Tools für Strategen
und Betriebsfachleute
Thomas Heldstab,
Topmotors, Zürich
14:40
Ergebnisse des Motor-Checks
bei EKZ Grosskunden
Jürg Nipkow,
Arena, Zürich
15:00
Zusammenarbeit von Hochschulen in Forschung und Lehre
Max Schalcher, Peter Kühne,
HTW Chur
15:20
Prüfstand für Motoreneffizienz
Felix Leumann,
Leumann & Uhlmann, Muttenz
15:40
Effiziente Elektromotoren bei
neuen Anforderungen an Bauten
Christoph Gmür,
Awel Kanton Zürich
Schlussrunde
16:00
Effizienz als nachhaltige Investmentchance
Robert Hauser, Leiter Nachhaltigkeits
research, ZKB, Zürich
16:20
Paneldiskussion
Felix Frey, BFE;
Michael Klein, Baldor;
Sonja Studer, Swissmem;
Max Zürcher, EnAW;
Moderation: Conrad U. Brunner
17:00
Aperitif
-2-
Motor Summit 2008
Name
Albig
Alsammany
Andersen
Angers
Aregger
Barthel
Bartos
Bayne
Beaugrand
Becker
Beglinger
Berge
Bertoldi
Bertschi
Bigler
Bipath
Bjergaard
Blöchliger
Boteler
Brechbühl
Brennan
Brescia
Brüniger
Brunner
Bush
Christiansen
Chun
de Almeida
De Vroey
Doppelbauer
Elmiger
Ennenbach
Falkner
Ferreira
Fotsch
Frey
Gaisford
Gmür
Grönroos-Saikkala
Guedes
Gutjahr
Gutzwiller
Gyger
Hartkamp
Hasler
Hauser
Heldstab
Hildesheimer
Hirzel
Iten
Jae-Ok
Jenni
Jose
Kaufmann
Keller
Klein
Knöpfli
Knüsel
Koo
Kühne
Kulterer
Langenegger
Lee
First Name
Jürgen
Moustafa
Hans
Pierre
Peter
Claus
Frank
David
Rodolphe
Klaus
Fritz
Gerhard
Paolo
Peter
Hanspeter
Minnesh
Jesper
Roger
Robert B.
Bernhard
Terry
Dario
Roland
Conrad U.
Eric
Soncke
Yondo
Anibal T.
Laurent
Martin
Eugen
Frank
Hugh
Sergio
Pascal
Felix
Charles
Christoph
Ismo
Rui Moura
Rolf
Lukas
Peter
Frank
Stefan
Robert
Thomas
Gabi
Simon
Peter
Jo
Herbert
Alvin
Michael
Urs
Michael
Markus
Paul
Dae-Hyun
Peter
Konstantin
Fritz
Chul-Kyu
List of Participants
Organization
Ziehl-Abegg
OEP
Danish Technological Institute
Hydro Quebec
CKW
Wuppertal Institut
Control Engineering
Ciba
CETIM
ABS
Electrosuisse
KSB
EC DG JRC
Stadt Zürich
Nestlé
SANERI
Grundfos
Clariant
NEMA/Emerson
Universität Zürich
NR Canada
Sino-Italian Cooperation
R. Brüniger AG
S.A.F.E.
S.A.F.E.
Danfoss
KERI
University of Coimbra
Laborelec
SEW Eurodrive
Maxon Motor
ABS
ATKINS
ECI
Lemon Consult
BFE
WSP
AWEL
EC DG Tren
WEG
CKW
BFE
Biral AG
Senter Novem
Technische Betriebe Altstätten
ZKB
Hematik
ÖBU
FH ISI
BKW
Gyeongnam technopark
CKW
BEE India
BFE
DSM
Baldor
BG Ingenieure
Oerlikon Journalisten AG
KERI
S.A.L.T.
Austrian Energy Agency
Bühler
SPG
-3-
24 - 26 November 2008
EMail
juergen.albig@ziehl-abegg.com
alsammany@yahoo.com
hans.andersen@teknologisk.dk
angers.pierre@ltd.ireq.ca
peter.aregger@ckw.ch
claus.barthel@wupperinst.org
braunbart@sbcglobal.net
david.bayne@ciba.com
rodolphe.beaugrand@cetim.fr
klaus.becker@absgroup.com
fritz.beglinger@electrosuisse.ch
gerhard.berge@ksb.com
paolo.bertoldi@ec.europa.eu
peter.bertschi@zuerich.ch
hanspeter.bigler@rdko.nestle.com
minneshB@cef.org.za
jbjergaard@grundfos.com
roger.bloechliger@clariant.com
rob.boteler@emotors.com
bernhard.brechbuehl@bur.unizh.ch
tbrennan@nrcan.gc.ca
brescia@sicppmo.org
roland.brueniger@r-brueniger-ag.ch
cub@Abinternational.ch
eric.bush@bush-energie.ch
csa@danfoss.com
ydchun@keri.re.kr
adealmeida@isr.uc.pt
laurent.devroey@laborelec.com
martin.doppelbauer@sew-eurodrive.de
eugen.elmiger@maxonmotor.com
frank.ennenbach@absgroup.com
hugh.falkner@atkinsglobal.com
saf@eurocopper.org
fotsch@lemonconsult.ch
felix.frey@bfe.admin.ch
charles.gaisford@wspgroup.com
christoph.gmuer@bd.zh.ch
Ismo.Gronroos-Saikkala@ec.europa.eu
mguedes@weg
rolf.gutjahr@ckw.ch
lukas.gutzwiller@bfe.admin.ch
p.gyger@biral.ch
F.Hartkamp@senternovem.nl
stefan.hasler@altstaetten.ch
robert.hauser@zkb.ch
thomas.heldstab@hematik.ch
hildesheimer@oebu.ch
simon.hirzel@isi.fraunhofer.de
bruno.spring@bkw-fmb.ch
jojaeok@gntp.or.kr
herbert.jenni@ckw.ch
ajose@beenet.in
michael.kaufmann@bfe.admin.ch
urs.keller@dsm.com
mklein@baldor.com
markus.knoepfli@bg-21.com
pknuesel@fachjournalisten.ch
dhk371@keri.re.kr
peter.kuehne@fh-htwchur.ch
konstantin.kulterer@energyagency.at
fritz.langenegger@buhlergroup.com
leeck@spg.co.kr
Country
Germany
Egypt
Danmark
Canada
Switzerland
Germany
USA
Switzerland
France
Germany
Switzerland
Germany
Italy
Switzerland
Switzerland
South Africa
Denmark
Switzerland
USA
Switzerland
Canada
China
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Denmark
Korea
Portugal
Belgium
Germany
Switzerland
Germany
UK
Belgium
Switzerland
Switzerland
UK
Switzerland
Belgium
Portugal
Switzerland
Switzerland
Switzerland
The Netherlands
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Germany
Switzerland
Korea
Switzerland
India
Switzerland
Switzerland
Germany
Switzerland
Switzerland
Korea
Switzerland
Austria
Switzerland
Korea
Motor Summit 2008
Name
Leumann
Lhenry
Lindegger
Lischer
Loeliger
Manassero
Mazenauer
Meyer
Michel
Mikami
Mildenberger
Montani
Moser
Nandan
Nicholson
Nipkow
Nussbaumer
Obata
Orskov Pedersen
Peled
Poremski
Poulsen
Praczyk
Protas
Rath
Renier
Rocha
Roesti
Sager
Sahlin
Samotyj
Schalcher
Schällibaum
Schildknecht
Schmid
Schneeberger
Schneiter
Schofield
Schuch
Sckerl
Sigloch
Sigrist
Soares
Spring
Steinemann
Steinmann
Stetter
Stevens
Streibel
Studer
Teepe
Tobler
Urschel
van der Merwe
Viccaro
Waide
Watt
Wikström
Wyss
Yeo
Zhang
ZHOU
Zindel
Zürcher
First Name
Felix
Michael
Markus
René
Peter
Stefano
Peter
Bea
Anette
Hiroyuki
Hans-Jürgen
André
Michael
Jiwesh
Sarah
Jürg
Daniel
Takeshi
Henrik
Michelle
Heinz-Jochen
Preben
Joerg
Erich
Ursula
Frederic
Gabriel
André
Martin
Per-Ake
Marek
Max
Heinz
Thomas
Felix
Werner
Paul
Steve
Dieter
Mads
Uwe
Donald
George Alves
Bruno
Urs
Walter
Thomas
Bart
Martin
Sonja
Markus
Ruedi
Sven
Lyon
Vincenzo
Paul
Stephen
Per
Severin
Young-Gil
Xin
Victor
Bernhard
Max
List of Participants
Organization
Leumann & Uhlmann
ABB
Circle Motor
CKW
Rockwell
FIMET
ABB
S.A.F.E.
S.A.F.E.
Hitachi
DSM
EKZ
BFE
BEE India
DEFRA
S.A.F.E.
Migros
Hitachi
Grundfos
Danish Energy Agency
Bundesministerium für Umwelt,
Grundfos
WILO
Watt Drive
Consiste
EWZ
WEG
Energieberater
BFE
ABB
EPRI
S.A.L.T.
Maxon Motor
Optiresult
S.A.F.E.
ebm-papst
S.A.F.E.
BPMA
Franklin Electric
Grundfos
ebm-papst
Oerlikon Journalisten AG
Electrobras
BKW
Ing US
BFE
EnAW
Atlas Copco
Dena
Swissmem
WILO
Kies-Beton
KSB
Fele
Leroy-Somer
IEA
Light Engineering
ABB
Siemens
SPG
CNIS China
ICA
Kies-Beton
EnAW
-4-
24 - 26 November 2008
EMail
felix.leumann@leumann.ch
michel.lhenry@fr.abb.com
info@circlemotor.ch
rene.lischer@ckw.ch
ploeliger@ra.rockwell.com
stemanas@tin.it
peter.mazenauer@ch.abb.com
bea.meyer@cub.ch
anette.michel@bush-energie.ch
hiroyuki.mikami.kd@hitachi.com
hans-juergen.mildenberger@dsm.com
andre.montani@ekz.ch
michael.moser@bfe.admin.ch
jiweshnandan@hotmail.com
sarah.nicholson@defra.gsi.gov.uk
juerg.nipkow@arena-energie.ch
daniel.nussbaumer@mvs-ag.ch
obata-takeshi@hitachi-ies.co.jp
hoerskov@grundfos.com
mpe@ens.dk
heinz-jochen.poremski@bmu.bund.de
prebenpoulsen@grundfos.com
joerg.praczyk@wilo.de
protas.erich@wattdrive.com
rath@consiste.de
frederic.renier@ewz.ch
gabrielr@weg.net
andre.roesti@gmail.com
martin.sager@bfe.admin.ch
per-ake.sahlin@se.abb.com
msamotyj@epri.com
max.schalcher@fh-htwchur.ch
heinz.schaellibaum@maxonmotor.com
schildknecht@optiresult.ch
schmid.eam@bluewin.ch
werner.schneeberger@ebmpapst.ch
paul.schneiter@swissonline.ch
techdir@bpma.org.uk
dschuch@fele.com
msckerl@grundfos.com
Uwe.Sigloch@de.ebmpapst.com
dsigrist@fachjournalsiten.ch
georgesoares@eletrobras.com
bruno.spring@bkw-fmb.ch
ing.us@bluewin.ch
walter.steinmann@bfe.admin.ch
thomas.stetter@firstclimate.com
bart.stevens@be.atlascopco.com
streibel@dena.de
s.studer@swissmem.ch
Markus.Teepe@wilo.de
r.tobler@kies-beton-ag.ch
sven.urschel@ksb.com
lvandermerwe@fele.com
vincenzo.viccaro@leroysomer.com
Paul.WAIDE@iea.org
stephenwatt8@aol.com
per.wikstroem@ch.abb.com
severin.wyss@siemens.com
ygyeo@spg.co.kr
zhangxin@cnis.gov.cn
victorzhou@copper.org.cn
b.zindel@kies-beton-ag.ch
zue@energie-agentur.ch
Country
Switzerland
France
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Italy
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Japan
Switzerland
Switzerland
Switzerland
India
UK
Switzerland
Switzerland
Japan
Denmark
Denmark
Germany
Denmark
Germany
Austria
Germany
Switzerland
Portugal
Switzerland
Switzerland
Sweden
USA
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Switzerland
UK
Germany
Denmark
Germany
Switzerland
Brasil
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Switzerland
Belgium
Germany
Switzerland
Germany
Switzerland
Germany
Germany
Switzerland
France
UK
Switzerland
Switzerland
Korea
China
China
Switzerland
Switzerland
Motor Summit 2008, Zurich Switzerland
Introduction to the Motor Summit’08
Conrad U. Brunner, Project Manager Topmotors and Operating Agent 4E Motor Systems Annex
Gessnerallee 38a, CH 8001 Zurich Switzerland, Tel: +41 (0)44 226 30 70
cub@cub.ch, www.motorsystems.org and www.topmotors.ch
Since the last Motor Summit on 10/11 April 2007 in Zurich Switzerland and since EEMODS’07 on 1013 June in Beijing China the global prospects have changed in many ways:
The rapid rise (and subsequent fall) of the oil price poses the grim question “Is this now the peak of
oil?”, the crash in the financial markets that slows the global economy and leads to severe loss of employment, and the more frequent and more disastrous hurricanes.
Subsequently energy resources become more volatile and expensive and load a heavy burden both
on developing and industrialized economies. The new US administration will give the next Kyoto
COP14 on 1-12 December 2008 in Poznàn Poland a chance to move more decidedly in a concerted
global action towards a better environment.
20 Largest Electricity Consuming Economies
18'000
Electricity demand cumulative (TWh/a)
16'000
14'000
12'000
10'000
8'000
6'000
4'000
2'000
Indonesia
Thailand
Turkey
Norway
Iran
Saudi Arabia
Ukraine
Mexico
Taiwan
Australia
South Africa
South Korea
Brazil
Canada
India
Japan
Russian Fed.
China
EU 25
USA
0
Energy efficiency is the key to this action plan. Some 300 million electric motor systems in industry,
infrastructure and large buildings use today 40% of global electricity worth some 700 billion € and are
responsible for 4.3 Gt of yearly CO2 emissions. The efficiency improvement potential in pumps, fans,
compressors and mechanical traction systems makes for some 10% of global emissions.
Breakthroughs:
In the last two years we have seen major breakthroughs in the motor systems world on many important levels:
1. Harmonization of Standards:
On 21 October 2008 the new standard IEC 60034:30 Efficiency Classes was published. Now we have
a globally harmonized system to distinguish motor efficiency classes in three levels with IE3 Premium
efficiency showing the state of the art today.
Old Europe
Super Premium Efficiency
Premium Efficiency
High Efficiency
Standard Efficiency
Below Standard Efficiency
Eff1
Eff2
Eff3
Old USA
NEMA Premium
EPAct
-5-
New IEC
IE4
IE3
IE2
IE1
Electric motors efficiency classes (4-pole 50 Hz)
100
IEC 60034-30:2008
Nominal efficiency (%)
95
90
IE3
85
IE2
IE1
80
75
70
0,1
1
10
Motor output in log scale (kW)
100
1000
UK
Switzerland
South Africa
Japan
Denmark
Countries
Austria
Tasks
Australia
2. Global projects:
After two years of SEEEM (www.seeem.org) we have now a more permanent and global platform: the
new IEA Implementing Agreement on Efficient Electrical End-Use Equipment 4E Electric Motor Systems Annex (www.motorsystems.org). The work starts now with 7 participating countries in 6 tasks:
A
Implementation Support & Outreach
B
Technical Guide for Motor Systems
Task Leader
C
Testing Centers
Participant
E
Training & Capacity Building
F
Energy Management in Industry
G
New Motor Technologies
H
Total Motor Systems Integration
*
*
3. Legislation and regulation:
The view that only mandatory standards can move markets more rapidly has been shown in the USA,
Canada, Australia and New Zealand. Now the European Ecodesign Energy-using Products Directive
will produce Minimum Energy performance Standards in 2009 for motors, pumps and fans
(www.ecomotors.org).
4. More Efficient products:
Premium Efficiency motors IE3 are being sold in the market place with 60 Hz and 50 Hz, now available
in sizes from 0.75 kW to 375 kW. NEMA frame sizes and 60 Hz made this possible a while ago, European frame sizes (EN 50347) and 50 Hz make it more difficult but possible.
Where do we go from here?
In the next two days we try to bring together some 120 motor producers and users, experts and administrators from 20 countries around the globe to improve and share their knowledge on efficiency
technology and policy. This Global Motor Network should expand within 4E and contribute to harvest
the energy efficiency potential in this field.
The SEEEM project that has started the harmonization drive in 2006 will now become history. The 4E
Motor Systems program will take over in a more sustainable structure.
And: We will gather again at EEMODS’09 on 14-17 September 2009 in Nantes France to continue this
global drive for more efficient motor systems.
Thanks
We want to thank to all supporters of SEEEM since its start in 2006 and to all the speakers, sponsors
and participants in this years Side Event and in the 2 -day MS’08 conference for their active contribution.
-6-
Eidgenössisches Departement für
Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK
Bundesamt für Energie BFE
SwissEnergy Efficiency Strategy – a new program towards
Swiss energy efficiency policy
Michael Kaufmann, deputy director of Swiss Federal Office of Energy (SFOE) and
Head of SwissEnergy Program
Energy efficiency is unquestionable one of the most important contributions to reduce
climate change and to cover energy needs. The main goal until 2030 is to reduce the
use of fossil energy in buildings, industry and vehicles at least by 30 percent. In the
same time we want to slow down the current increase of the electricity demand, because there is the risk of substituting fossil energy use with electricity. This is especially true in Switzerland where more than ninety percent of our electricity demand is
produced by hydropower (50%) and by nuclear power (40 %).
The vision of the SwissEnergy program is the “2000 Watt Society”. Based on scientific research done by ETH Z (Swiss Federal Institute of Technology in Zürich), this
path of reducing energy consumption towards an average demand of 2000 Watt per
capita shows that we have to go strictly along an energy efficiency path in the next 30
to 100 years. At the moment we are on a level of 6000 Watt - not including the import
of “grey energy” in material.
SwissEnergy defined the possible and feasible measures to reach this goal for buildings, cars, electric equipment and industries in 2006. Together with the programpartners of industry, the professional organizations, importers, distributors and the
consumer sector we formed an interesting action agreement. Interesting because:
everybody is aware of technological development and the progressive state of art
and – the most important! - that their application and implementation in the market
has to be realized as soon as possible. Conclusion: Without new and strict minimal
energy performance standards combined with incentive measures there will not be a
substantial change in energy efficiency.
Some months before parliament elections in October 2007 official Swiss policy making took over in 2007. Dozens of parliamentary proposals for energy efficiency were
introduced. Most of them in the building sector, but also quite a few concerning
Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr,
Energie und Kommunikation UVEK
Postadresse: 3003 Bern
michel.kaufmann@bfe.admin.ch
www.bfe.admin.ch
-7-
mandatory minimal performance standards for electrical appliances. In the same
year, in February 2007, the Swiss Federal government decided a new energy strategy on four pillars:
1. Energy efficiency,
2. Renewable energy,
3. New large power plants (based on natural gas or nuclear),
4. Foreign policy for energy.
Based on these decisions of the Swiss Federal government, our office of Swiss Federal Office for Energy (SFOE) prepared an “Energy Efficiency Action Plan” and an
“Action Plan for Renewable Energy”. The efficiency-plan consists in 15 measures,
decided in February 2008. They are since in the realization phase.
The three main objectives are:
•
Reduction of CO2-emissions by 20 percent until 2020 (based on 1990);
•
Lower increase (and afterwards capping) of electricity demand by a maximum of 5 percent (based on year 2000);
•
Increase of renewable energy fraction of today 16 percent to 24 percent until
2020.
The measures of the efficiency-plan aim at the building sector (5 measures), at mobility (2 measures), electric appliances (1 measure), industry (1 measure), research
and education (3 measures), and good example of the public sector (3 measures).
For electric appliances we have since prepared a package of 13 new minimal energy
performance standards (MEPS) for each category (household equipment, lighting,
stand-by appliances, electric motors, etc.). The new regulations are based on the
Swiss Energy Act and are in the competence of the Federal Council. The proposals
are just now in the consultation phase and will be decided by the Federal Council in
spring 2009. Our strategy was generally to put the level of existing best practice into
MEPS and to remove the most wasting appliances from the market.
We are here at the Motor Summit 2008 during the next two days discussing the topic
of electric motors. The topic is one very important mosaic stone among all these different measures. We are aware that the considerable energy efficiency potential in
this sector is from 10 to 50 percent. The result is written into the new Swiss Energy
Ordinance and defines the new minimal energy performance standard for electric
motors on the level of the IE 1 efficiency class (output size from 0.75 kW to 375 kW).
In coordination with the development of the international standards, we are already
planning the next step until 2011: MEPS at IE2.
Switzerland is on the way towards a new efficiency policy. The goal today is to put
the best technical solutions in practice as soon as possible. We are on the way. And
we want to achieve the maximum. We hope policy makes decisions that give us even
more speed.
-8-
Rob Boteler
Director of marketing Emerson Motor Company,
NEMA Marketing Committee Chairman
St. Louis, MO 63136 USA, Email rob.boteler@emotors.com
Update Status of North American Motor MEPS
Since the last Motor Summit in 2007, USA and Canadian regulators have made significant
progress in drafting energy code to implement the regulations passed in EISA. This presentation will update the audience on current product definitions, time schedules and additions to
test standards that have or will occur as
a result of this new regulation. In addition
the presentation will summarize the harmonization results of work done over the
past two years between IEC and IEEE
test and efficiency standards. The report
will also discuss motor MEPS trends in
South America. The impact of voluntary
programs reaches the end user portion of
the motor market best. Voluntary programs are relatively ineffective at shifting
the OEM segments to the high performance motor products. It is for this reason
that governments look to regulation as
the means to shift demand to high performance motors.
Integral HP Motors Installed base of
35 million units in the USA
NEMA Premium
370’000 units/year
25% of units shipped
New units shipped each
year 1.4 million
Estimated 2-2.5 million units
Repaired each year
Commercial, industrial, utility and agricultural integral horsepower motors.
-9-
The issues associated with regulations are many. The need for communication and compromise must be recognized and addressed. A team has taken the task to create a MEPS Guide
to motor efficiency1. This guide is being created to explain the harmonization’s made to test
standards and efficiency levels between IEC, IEEE [CSA] and NEMA standards. The guide is
meant for the user to develop standards or norms and eventually regulations, if desired. The
guide is intended to show how standards and regulations can reference both of the harmonized standards allowing end users to select the best motor solutions from both IEC and
NEMA based products. It is the belief of the MEPS team that motor standards or regulations
should not become barriers to international trade, while at the same time providing motor users with the most energy efficient solutions.
Efficiency
Elements
1992
1997
2001
2005
2007
Unchanged
FEMP
2008
Covered
product
Defined
Implement
Unchanged
Unchanged
FEMP
Efficiency
levels
Defined
Implement
NEMA
Premium
NEMA
Premium
NEMA
Premium
NEMA
Premium
Test
Method
Unchanged
Unchanged
Unchanged
Defined
Implement
Unchanged
Unchanged
Unchanged
Unchanged
Unchanged
Unchanged
Unchanged
Voluntary
Voluntary
Voluntary
FEMP
Added
Discussion
Begins
Future
Lab
required
Defined
Implement
2010
Unchanged
FEMP
?
?
?
?
Unchanged
Compliance
enforce
Defined
Implement
Unchanged
Timing
Defined
Implement
Voluntary
Revisions
Defined
Legislation
?
?
?
In addition the presentation will attempt to begin the quantification of the energy saving opportunities available through the early retirement of older pre- EPAct [IE2] motors that remain in
operation in North America.
1
R. Boteler, C.U. Brunner, A. De Almeida, M. Doppelbauer, B. Hoyt: Motor MEPS Guide, Version 1,
November 2008 (available at the MS’08 in Zurich)
- 10 -
IEC harmonizes global testing standards and efficiency classes of industrial
motors
Dr.-Ing. Martin Doppelbauer
Mail to: Martin.Doppelbauer@sew-eurodrive.de
Phone: +49 7251 75 5300
Convenor of Working Group 31 of IEC TC2
Manager Design and Development Motors
SEW Eurodrive GmbH&Co KG
76642 Bruchsal – Germany
IEC is the leading global organization that prepares and publishes international standards for all electrical,
electronic and related technologies. These serve as a basis for national standardization and as
references when drafting international tenders and contracts. As of end of 2007, 68 national committees
were full members of IEC. A total of 77 countries were affiliated. 5794 publications and 1378 active
projects were underway.
Industrial motors consume between 30 and 40% of the electrical energy worldwide. Since this product
group has the highest consumption of all it is crucial for the success of electrical energy-saving.
IEC is currently preparing three papers related to energy-efficiency of electrical motors: The standard IEC
60034-2-1 for the harmonization of test procedures; the standard IEC 60034-30 for the harmonization of
levels and classification plus the application guide IEC 60034-31 for users and OEMs with information on
how to make best use of energy-efficient motors and reduce the overall electricity consumption of drive
systems.
It is expected that local regulators and governmental organizations will make use of these papers when
setting up national legislation for minimum efficiency performance standards (MEPS). Some countries
(Australia, Brazil, China, Europe, Japan, South Africa and others) have already indicated their interest.
IEC 60034-2-1 was published in September 2007. It supersedes the more than 30 year old previous
edition (IEC 60034-2) and incorporates the standard IEC 61972 which was consequently withdrawn in the
meantime. Although IEC 60034-2-1 is a standard for all kinds of electrical machines, its focus lies on lowvoltage induction motors which is by far the most common type today. The main test procedure for these
motors (“Indirect determination of losses with PLL from residual losses”) is harmonized with the North
American standards IEEE 112B and CSA 390. IEC recommends but does not limit the application of this
method to motors in the range of 1 to 150 kW. IEC 60034-2-1 was developed in working group 28 of TC2.
A round robin test is currently being conducted by WG 28 with collaboration of laboratories from all over
the world in order to gain more experience with uncertainty and repeatability of the various test methods.
IEC 60034-30 defines the three energy efficiency classes IE1 (standard-efficiency), IE2 (high-efficiency)
and IE3 (premium-efficiency). A fourth class (IE4 super-premium-efficiency) is reserved but will not be
defined until more experience is available in the future.
After long and thorough discussions in the working group it has been decided that IEC 60034-30 will not
introduce different limit curves for special motors. Hence, there will neither be different curves for open
- 11 -
motors (IP23), nor for multi-frequency machines, nor for explosion proof motors nor for other special
purpose motors as requested by some countries. Each efficiency class is defined by just one curve for 50
Hz and 60 Hz respectively.
Nevertheless, IEC 60034-30 has been given a broad scope in order to cover as many motors as possible.
For example, motors with special shafts, flanges, feet, attached gearboxes, external ventilation, attached
electromechanical brakes etc. are all included.
It has been acknowledged that some motor constructions may not be able to reach the higher efficiency
levels due to implicit construction constraints. Regulators should be aware of such limitations and respect
them when introducing minimum efficiency performance standards (MEPS) in their national legislation.
A separate chapter (“Fields of application”) has been included that discusses these limitations in detail.
The 50 Hz limits of IEC 60034-30 are compatible with the former eff1 and eff2 curves of the CEMEP-EU
agreement from 1997. They have been adjusted to take the differences in the test procedure (60034-2
versus 60034-2-1) into account as much as possible.
The 60 Hz limits are identical to the US Energy Efficiency (EPACT) and NEMA premium curves for closed
motors.
IEC 60034-31 is an application guide for end-users and OEMs of energy-efficient motor drive-systems. It
focuses on all aspects of energy saving in applications including motors, variable speed drives and the
application itself.
S1 (continuous duty) applications make best use of energy-efficient motors and power-factor
compensation. Also, energy-optimized mechanical parts (gearboxes, belts, pumps, compressors, fans
etc.) are highly recommended.
S2 (short-time duty) applications, however, do not benefit from energy-efficiency improved components.
The focus should be on getting the smallest (cheapest) components available as the energy used in the
production process of these components typically exceeds the energy used during operation.
For S3 to S10 (intermittent duty) applications, energy-efficient motors may even be counterproductive.
The increased size of such motors typically leads to increased rotor inertia and higher losses during
starting and stopping which also puts extra burden on electromechanical brakes.
Optimization of the production processes, for example by introduction of variable-speed drives or softstarters and by proper and regular maintenance, can in many cases save much more energy than
energy-efficient components alone. The 24V power supply for control circuits often consumes as much or
more energy than motor systems. An energy-efficient power supply including a standby mode for nonoperational times (weekends, night hours) is highly recommended. Energy storage systems or DC-link
couplings between frequency-converters are a useful measure when kinetic or potential energy can be
recovered (lifts, hoists).
Both IEC 60034-30 and IEC 60034-31 are being developed by working group 31 of IEC TC2 which
incorporates members from all parts of the world.
In Europe, the directive 2005/32/EC (Ecodesign Requirements For Energy-Using Products) is
currently being implemented.
Different scenarios for the introduction of efficiency limits for induction motors are in discussion. Most
likely, high-efficiency (IE2) will become the mandatory limit for standard motors in 2011. At least for a
subset of motors this limit will be raised to premium-efficiency (IE3) in 2015. The final regulations are
expected in early 2009.
- 12 -
The G8’s Sustainable Energy Policy Initiatives:
Will there be a higher priority for energy savings in
electric-motor driven systems?
Paul Waide
Senior Policy Analyst
Energy Efficiency and Environment Division
International Energy Agency, Paris France
Email: Paul.Waide@iea.org
Every G8 summit since Gleneagles in 2005 has focused on sustainable energy issues with a strong orientation on improving energy efficiency. The reasons for this
are clear. Challenges facing the energy sector have become more acute and government can ill afford a laissez faire response. For most of this period growth in
global energy demand outpaced the addition of new energy supply and energy prices
rose sharply. It has taken an epoch-marking global financial crisis and drop in economic activity to reverse the trend but this is only likely to provide temporary relief
until confidence rises and economic growth resumes. Indeed dramatically increased
energy prices must carry some of the blame for the sharp fall in economic sentiment
that helped turn a market slow-down into a route. Unlike during other energy-related
global economic slowdowns this one is occurring against a backdrop of a pending
environmental crisis. The large majority of energy we use is derived from fossil fuels
and gives rise to unsustainably high levels of CO2 emissions.
The latest assessment report from the IPCC uses stronger language than ever regarding the causes and consequences of global climate change and reveals that
global emissions need to peak by no later than 2015 and fall to a small faction of year
2000 levels by 2050 if global mean temperature rise is to be kept within 2oC: a level
that is still associated with severe environmental consequences. Energy security too
continues to worsen with progressively higher proportions of the world’s residual fossil fuel reserves residing in a small number of nations many of which are governed by
unstable or authoritarian regimes. Against this background energy policy is centre
stage and the need to increase energy efficiency, as the most effective means of
lowering the environmental impact of energy while improving energy security and
maintaining economic efficiency, has seldom if ever been clearer. Recognising the
magnitude of the problems and of their remedies, business and government leaders
around the world are seeing an unprecedented opportunity to create a new clean energy technology economy. President Elect Obama is one of many arguing for the
marriage of an economic stimulus package with environmental and security objectives via large-scale investment in clean energy technologies.
- 13 -
So what does this mean for policies that will influence the efficiency of motors and
motor driven systems? Much but not enough. Electric motors are estimated to account for ~6’000 TWh of electricity use globally, approximately ~40% of the total, and
give rise to some 4’400 Mt of CO2 emissions. Applying state of the art efficiency
standards for new electric motors could avoid up to 475 TWh of electricity demand
and 300 Mt of CO2 emissions by 2030. Savings potentials are much less clear from
the optimisation of electric motor driven systems but are thought to be approximately
20 - 30% or roughly 10% of global electricity consumption. This is an astonishingly
high figure and far greater than current global average production for renewable electricity from other than large-hydroelectric sources. It is also much cheaper and less
controversial to implement than other high profile low carbon electricity solutions
such as nuclear power or carbon capture and storage. Yet all these options benefit
from far greater public recognition and public policy stimuli than is true for enhanced
energy efficiency in electric motors. The awareness of the general public and of policy makers of the high proportion of electricity used in electric motor driven systems
is very small and awareness of the savings potential is even lower.
Nonetheless many new policy initiatives are beginning to emerge and bear fruit. At
the 2007 Motor Summit I mentioned that the ISO were considering developing a new
international standard to address energy use in industrial energy using systems – this
process is now fully underway and is reported to be progressing well. I also mentioned that several IEA member economies were considering developing a new IEA
cooperative Implementing Agreement that would address Energy Efficiency in Electrical End-Use Equipment and that might include an annex addressing electric motors.
This has now been launched and motors are one of the key annexes. More importantly still is the growth in progress in energy efficiency policy in this area. The European Commission has announced its intention of adopting energy efficiency standards for a wide variety of electric motors as has Japan. The USA has adopted even
more stringent requirements than hitherto and several other economies are advancing down the same route. Meanwhile, as part of its work for the G8, the IEA has been
developing high-level policy recommendations on energy efficiency. At this year’s G8
summit in Toyako, Japan, 25 such recommendations covering almost all energyusing sectors were proposed. The summit communiqué signed by all the leaders of
the G8 pledged the G8 to maximize implementation of these recommendations,
which in the case of motors proposed that mandatory energy efficiency standards
should be adopted in line with international best practice but also proposed that governments should examine barriers to the optimisation of energy efficiency in electric
motor driven systems and design and implement comprehensive policy portfolios
aimed at overcoming such barriers. Other recommendations addressed policies to
stimulate the adoption of enhanced energy management in industry and hence implicitly address motor driven systems.
The IEA secretariat is now working with G8 economies to follow their implementation
of these measures and is also working with other IEA member economies and nonmembers in a similar vein. Much still remains to be done, however, to both flesh-out
the barriers and appropriate policy responses to the adoption of efficient motor driven
systems and to substantially increase awareness of the topic among public and private sector decision makers. Helping achieve this is a mission the Motor Summit
should consider.
- 14 -
EUROPEAN COMMISSION
DIRECTORATE-GENERAL FOR ENERGY AND TRANSPORT
DIRECTORATE D - New and Renewable Energy Sources, Energy Efficiency & Innovation
Energy efficiency of products & Intelligent Energy – Europe
Energy Efficiency Requirements for Products (Eco-design Directive)
Ismo Grönroos-Saikkala
Unit for Energy Efficiency of Products & Intelligent Energy - Europe
Directorate-General for Energy and Transport, European Commission
Commission Européenne, B-1049 Bruxelles B-1049 Brussel - Belgium.
The Commission presented its 'energy package' on energy security, solidarity and efficiency on 12 November 2008. The measures already adopted by the EU should achieve
energy saving of about 13% by 2020, if properly implemented by Member States. This
falls far short of what is needed against the EU 20-20-20 targets. Action must be intensified with energy efficiency at the heart of the action.
Under the Ecodesign directive (2005/32/EC) it is possible for the Commission (assisted
by a Committee) to set mandatory energy efficiency requirements that would ban poorly
performing products from the EU market. In addition to energy consumption, the
Ecodesign Directive requires the Commission to look into all environmental impacts of
products throughout their entire life cycle.
Conforming to the principle of Better Regulation, measures will be based on a technical/economic study followed by impact assessment and stakeholder's consultation. After
having consulted stakeholders, the Commission will submit its draft measure to a committee of representatives from the Member States, the European Parliament will exercise its
right of scrutiny, and the WTO will be notified to ensure that there are no barriers to trade.
Finally the measure will be adopted by the College of Commissioners. If the draft measure is supported throughout that process, it could be adopted 14-18 months after the end
of the technical/economic study.
The Directive also requests the Commission to start working right away on product
groups with high GHG emission reduction potential, more or less concretely listed in the
text. As required by the Directive, the Commission launched 14 preparatory studies since
spring 2006 on a number of product groups (including office and street lighting), and also
a horizontal study on standby and off-mode losses of energy-using products. 10 further
studies will be launched before the end of 2009 making the total number of preparatory
studies up to 30. Furthermore, in 2008, the Commission adopted a Working Plan setting
an (indicative) list of product groups to be addressed until 2011. Most of the measures
from the first wave of the 14 studies can be adopted in 2009.
The planned Ecodesign measures will allow reducing the environment impact of energyusing products with savings of 250 Mt of CO2, corresponding to some 25% of EU energy
saving target by 2020. The related financial savings would account to some €75 billion by
2020.
As to motors, the substantial energy saving potential related to motors, pumps and fans is
well known. Under the Ecodesign directive (2005/32/EC), the Commission (assisted by a
- 15 -
committee) is preparing to set mandatory requirements on the energy efficiency performance of motors, pumps and fans that would exclude the worst performing products from
the European market. Conforming to the principle of better regulation, such measure
should be based on sound technical/economic study and be accompanied by a proper
impact assessment and stakeholder consultation.
A study on potential Ecodesign measures for motors, fans and pumps has just been finished and a Consultation Forum discussion has taken place on 27 and 29 May 2008. The
Commission services are now looking into policy options to complete the impact assessment, including options to set minimum requirements that oblige the use of adjustable
speed drives in variable load applications. While minimum requirements at IE2/IE3 efficiency level would lead to some 15 - 18 TWh savings, a measure coupling these efficiency levels with a mandatory use of VSDs would lead to many-folded savings with corresponding benefits for customer, economy and environment.
Draft motor measures will be submitted to the Committee at the beginning of 2009.
Adoption process for Eco-design implementing measures
External
technicaleconomicenvironmental
preparatory
study
TREN
preparing the
implementing
measure
External
IA study
Possible
Assessment
by
IA Board
Policy options
+
Draft
IA report
Green light
Cabinet
Piebalgs
Sent to the
Consultation
Forum
Available
on
TREN/ENTR
homepage
Meeting
of the
Consultation
Forum
Finalise
IA report
+draft
Implementing
measure
ISC
Green light
Cabinet
Verheugen
- 16 -
Parliament
and Council
Scrutiny
Vote
of the
Committee
Adoption
by the
Commission
WTO
notification
Motor Summit 2008 Zurich Switzerland
EuP – EcoDesign as a Tool for Market Transformation
Anibal T. de Almeida
ISR, Dep. Electrical Engineering, University of Coimbra, Coimbra 3030, Portugal
Electric motors use about 70% of electricity in industry. Energy-efficient motor systems
can save 25-30 % of that consumption.
As a consequence of the Ecodesign Directive for Energy-using Products EuP directive
2005/32/EC of the European Parliament and of the Council, a study to identify and recommend ways to improve the life-cycle environmental performance of electric motors
at their design phase was carried out. For that purpose, a well-known analysis methodology for the assessment of environmental impact and eco-design of energy using
products was used.
The study collected data from several sources considered relevant for the evaluation of
the environmental impact and of the Life Cycle Cost LCC of electric motors in the
power range 0,75 kW to 200 kW, later extended up to 375 kW.
The new Classification Standard IEC 60034-30 efficiency levels are used in the definition of BaseCases (IE1) and of Best Available Technologies (IE2 and IE3). Three output powers – 1,1 kW, 11 kW and 110 kW – are analysed that represent small motors,
medium motors and large motors, respectively.
The analysis carried out shows that the environmental and lifecycle cost impacts resulting from motor operation are, for the most part, attributable to the use-phase. Therefore, if high efficiency motors, either IE2 or IE3 motors, replace IE1 motors significant
reduction in the environmental impact would be attained. Furthermore, a reduction in
LCC is achieved in all cases for a fairly reduced number of operating hours – around
2000 hours for the worst case scenario (lowest electricity prices).
Although the study was aimed at products and not systems, an analysis of integrated
Motor + Variable Speed Drive VSD was also conducted since these integrated units
are growing in importance for powers below 30 kW. While the use of a VSD in constant
speed operation leads to higher losses, its use in variable speed applications can produce large savings, especially in fluid-handling applications (e.g. pumping, ventilation)
where the consumed power is roughly proportional to the cube of the flow. The analysis
of a pumping system with a VSD versus the same system using a throttling device
showed a very large reduction of environmental impact and of LCC, even with the initial
price of the VSD being triple that of the motor alone.
Brushless Permanent Magnet (electronically commutated EC) Motors were also analysed due to their growing importance in the small power range (0,75 to 7,5 kW) and
their very high efficiency (10-15% higher than induction motors). A large environmental
- 17 -
impact reduction is attained and a reduction of LCC is also achieved for around 1800
operating hours/year.
The outcomes of introducing regulatory measures for induction motors (87% of AC
motors sold) in the European Union were also analysed.
Three possible scenarios are proposed for the introduction of MEPS in the EU, based
on the classification scheme defined by the IEC 60034-30 standard:
1. Motors in the power range of 0,75 - 200 kW manufactured in or imported into
the EU after January 1, 2011 must meet or exceed the IE2 efficiency level.
Motors in the power range of 7,5 - 200 kW manufactured in or imported into the
EU after January 1, 2015 must meet or exceed the IE3 efficiency level.
Motors in the power range of 0,75 - 200 kW manufactured in or imported into
Scenario 2 was considered in the analysis because of the difficulties in producing high
efficient motors using standard frame sizes in the small power range (0,75 – 7,5 kW).
These difficulties have been surpassed by some manufacturers (e.g. by using copper
rotors, better magnetic materials, etc.) but the investment needed in technology, new
production tools can be a problem for others. It must be noted that most motor manufacturers with important market shares in countries where MEPS are currently set at a
higher level than in Europe have rapidly adapted and have available (or intend to have
in the near future) IE3 motors in the entire power range.
The results show that the implementation of minimum efficiency levels for motors sold
in the EU from 2011 forward would result in a saving of 12 TWh of electricity for Scenario I, of 15 TWh for scenario II and of 18 TWh for Scenario III, in the year 2020. It
should be emphasized that these figures do not show the total savings potential, since
the full impact of MEPS with IE2 level would only be achieved in 2030, as the stock
rotation initiated in 2011 will take 20 years to be completed. A similar reasoning can be
applied to the potential impact of IE3 MEPS, which if initiated in 2015 would take an
additional 20 years to be completed.
The extension of the scope of possible MEPS above 200 kW and up to 375 kW was
considered, to encompass the full range of powers covered by the IEC 60034 -30 classification standard, and would translate into additional electricity savings of 190 GWh
for scenario I and 306 GWh for scenario II or III, in 2020.
- 18 -
Results of EuP Lot 11 Technical Studies:
Pumps and Circulators
Hugh Falkner, Atkins PLC
Hugh.falkner@atkinsglobal.com Tel +44 (0) 1865 734 009
Oxford, England UK
This presentation summarises the outcomes of the Circulator and Pump reports, and
the anticipated legislation that will follow from these.
Circulators in buildings
Circulators in buildings are used primarily for pumping water in central heating systems, with <1% used for other applications such as solar water heating or chilling
systems. They range in size from 25 W – 2’500 W, and are always sold as an integrated pump:motor assembly. The circulator market is somewhat unusual in that circulators are almost exclusively manufactured and sold within the EU. There are an
estimated 140 million circulators in the EU-25, with few used outside of Europe. The
total electric energy use of circulators in EU-25 is 53.1 TWh per year. In this study we
distinguish between two types:
•
•
The “Standalone” circulator is separate from the boiler and is purchased as a
separate product. The typical size of a circulator used in a single house is 65
W, and that of commercial or residential buildings is 450 W, of which there
are 6.5 million sold per year.
The “Boiler Integrated” circulator is supplied to the user already integrated
into the boiler. It has a typical power consumption of 90 W, of which there are
7.5 million per year.
The Environmental Impact Analysis performed by the use of the EC MEEUP model
shows that in all cases it is the In use phase that dominates, and so improving the
energy performance of the products is key to reducing the lifetime environmental impact.
There are three different improved technologies identified; improved (standard) circulator, variable speed (induction motor) and variable speed (permanent magnet motor). For each product the energy saving under different real life operating conditions
was assessed, and then the total life cycle costs calculated.
There is an existing technical standard EN 1151-1:2006 on circulator performance
measurement, which is currently under revision. The revised standard will allow
measurement of circulator performance to a tolerance that is adequate for defining a
CE minimum standard. There is also an existing voluntary labelling scheme for
standalone circulators up to 2’500 W, which is found to be adequate for the current
mix of products on the market.
- 19 -
The actual energy saved will vary from system to system, but on average the use of
improved standard circulators and those with Permanent Magnet variable speed control is economically attractive.
Water Pumps
The study terms of reference set out the scope of the study to include water pumps in
the following applications: Commercial buildings, drinking water, agriculture and the
food industry.
These are regarded as mass produced commodity types of pump, where the user will
not spend so long in specifying the optimum type, and so minimum pump efficiency
standards of the type considered in this study are seen as being beneficial for reducing the environmental impact of pumps.
The types of pump considered in the study are:
• Single stage close-coupled (end suction close coupled) pumps
• In–Line end suction close coupled pumps
• Single stage water (end suction own bearing) pumps
• Submersible multistage well pumps; (4” & 6”)
• Vertical multistage water pumps
This study estimates that there are a total of 17 million installed pumps of these types
in the EU, with sales of 1.5 million per year, worth 1’500 million € per year.
The Environmental Impact analysis performed by the use of the EC MEEUP model
shows that in all cases it is the In use phase that dominates, and so improving the
energy performance of the products is key to reducing the lifetime environmental impact. The total electrical energy used by these pumps is estimated at 137 TWh per
year, of which the three end suction types account for 73% of the energy consumption.
Basis of curves for pump minimum efficiency criteria
Q = flow; ns = specific speed; η= efficiency (%)
- 20 -
Industry drives clean technology
Peter Mazenauer
BSc. (el. Eng.), executive MBA
Managing Director
peter.mazenauer@ch.abb.com
ABB Switzerland Ltd., Normelec
Domestic Sales Automation Products
Badenerstrasse 790
CH-8048 Zürich Switzerland
ABB is one of the leading suppliers of electrical motors and drives on a global basis. The
company on the whole is committed to taking a leading role in approaching the environmental challenge since a number of years. We feel a special responsibility as the energy
challenges we face – energy security and climate change – are global and call for a global
response. Who is better suited to address these issues than a global company like ABB?
Before looking at how ABB addresses the specific challenges in the motors sphere it is worth
looking into the environment we work in.
In the perfect world decision makers would belong to the species of homo ecologicus; an
environmentally conscious citizen who understand the impacts and issues concerning their
decisions. Long and mid term advantages (life cycle costs) of efficient products and components are taken into consideration in investment programs. In this context the rational governing the purchase of drives systems are long term, ecologically and economically sound
arguments. Technical decision makers design machines to optimize energy efficiency and
the motors are dimensioned to real load (no over-kill dimensioning). Motors with variable
speed and variable load applications are driven by frequency converters to optimize energy
consumption on the one hand and the process on the other. Besides the inherent advantages, the homo ecologicus know, understand and utilize governmental incentive programs
to the fullest extent.
On the supply side, motor manufactures compete on total quality, including efficiency aspects and produce best technologically possible components and equipment. The sales
process takes place between two homines ecologici (sales man and customer) who are willing to look and understand the long term benefits.
To sum it up, the motors & drives business is exempt from the free enterprise/market concept.
Unfortunately, reality is a different cup of tea. Decision makers are primarily of the Homo
economicus species, i.e. the individual that seeks to attain very specific and predetermined
goals to the greatest extent with the least possible cost. Note that this kind of "rationality"
does not say that the individual's actual goals are "rational" in some larger ethical, social, or
human sense, only that he tries to attain them at minimal cost. Only naïve applications of the
Homo economicus model assume that this hypothetical individual knows what is best for his
- 21 -
long-term physical and mental health and can be relied upon to always make the right decision for himself. In a UK survey, of those participants, 69% thought their companies could be
doing more to save energy and cut their bills. However, 61% cited cost as being a barrier to
investing in new technology.
In reality many customers and motor users do not or do not want to fully understand the advantages of inverter driven motors. Often motors are over dimensioned due to design habits.
Awareness and consideration life cycle costs are underdeveloped. Selection of efficient motors is not high on the priority list of end customers; Original Equipment Manufacturers OEM
weigh best price motors over best efficiency motors. The previously mentioned survey has
revealed that more than 90% of UK businesses are unaware of the Government’s ECA (Enhanced Capital Allowances) scheme to encourage investment in energy-efficient technologies.
The real market motor suppliers are very much exposed to the mechanisms of the free market in the context of cost optimization and fierce competition.
As a supplier of motors, ABB is constantly seeking out and working on leveraging the drivers
associated with increasing market share. Sustainability, energy efficiency, acting environmentally responsible is the top priority of ABB – and electrical motors are top of the mind in
the company.
The messages from the group CEOs consistently stress our responsibility on energy and
environmental issues. The positioning of the company as a whole is clearly aligned to these
challenges. As a technological leader, the development of products and systems to suite
today’s requirements is not optional. In discussions at all levels, from management to day to
day interaction with customers awareness for energy conservation is a main topic. Needless
to say, that walking the talk with our own factories and facilities is a priority.
ABB has a clear strategy when it comes to electrical motors; the company is committed to
developing and selling the best motors in the world. Our product portfolio is now in the process of being upgraded to match the latest developments. ABB has publicly endorsed the new
measurement standards and support the new proposed International Energy standards. The
benefits for our customers are transparent in documentation with respect to efficiency levels.
All our motor sales people have been educated in the past months and are working on our
customer base on these important issues.
A current initiative is also to produce global motor ranges, i.e. all ABB motor factories around
the world produce identical motors complying with international standards.
As one of the world’s leading engineering companies, we help our customers to use electrical power efficiently, to increase industrial productivity and to lower environmental impact in a
sustainable way.
Power and productivity for a better world.
- 22 -
Jivesh Nandan, National Coordinator, GTZ
Sandeep Garg, Energy Economist, BEE
Milind Raje, General Manager, ICPCI
Energy Efficient Motors in India
Introduction
Looking at the power scenario in the country, there is a huge gap between demand & supply,
which is widening. The generating cost is increasing day by day & power tariffs are on the rise.
This is affecting the profitability of all industries. Hence it is a trend in industry to look for opportunities of cost reduction. The major cost components in an industry include material, labour &
energy costs. Material & labour cost reduction has its own limitations & a manufacturer does not
have a direct control many times. But the manufacturer himself can influence energy costs
through energy conservation measures & effective energy management.
On the policy front, the Government of India has already taken some important steps to introduce regulatory measures in the form of Energy Conservation Act 2001. Under the provisions of
the Act, to encourage use of Energy Efficient products, one of the thrust areas is the Standard &
Labeling program for energy intensive products. Some of these products include air conditioners, refrigerators, FTLs, distribution transformers, pump sets, industrial motors etc. The Act has
notified 15 Industry sectors under the schedule as Energy Intensive Industries & has suggested
certain mandatory measures like energy audits & energy conservation activities to be carried
out in these industries thereby reducing energy consumption in these industries.
Fact files reveal that from cement, fertilizers, steel to textiles and paper etc. the manufacturing
process runs on motors that convert a minimum of 70% of the total electrical energy used in the
plant. Motors convert electrical energy to mechanical work and in the process some energy is
invariably lost. Any reduction in these losses will ultimately result in to substantial energy savings. Reduction of these losses in a product like motor means higher efficiency of the product.
In other words we what we call it as “Energy Efficient Motor” The concept of Energy Efficient
Motors (EEM) may be well known in India, however, its practice & adoption is another matter
altogether. Hence there is need to have a focused market transformation approach which starts
with a defined policy followed by regulations & manufacturers involvement to supply the products. Further the pull from the market as a result of market promotion ensures transformation to
desired products (energy efficient motors in this case).
In this regard EC Act 2001 was the first step as a policy from the Government of India which
identified Standards & Labeling as a thrust area & general purpose industrial motors as one of
its focus products. This paper covers S & L initiative for general purpose industrial motors in
details later. The paper covers the basic aspects of definition of Energy efficient motors, various
aspects of efficiency improvements and design benefits.
Energy Efficient Motors in India
High efficiency motors can provide significant benefits, including helping to cut energy costs and
limiting carbon emissions. In the Indian subcontinent, Bureau of Indian standards has devised
efficiency classification scheme, which has focused attention on energy efficiency. The scheme
divides motors into efficiency levels EFF1 to EFF2, where EFF1 is the highest. Despite the fact
that the market is still accepting non-classified motors, the classification scheme of BIS has
been very successful in reducing the numbers of low efficiency motors in the market, and the
EFF1 classification has come to be seen by some not only as a mark of efficiency but also as a
general badge of quality.
On the manufacturing front too, IEEMA (the Indian Electrical & Electronic Manufacturer’s Association) had taken active voluntary measures to bring out a standard for EEM, based on which
Bureau of Indian Standards also introduced an exclusive standard for EEM (IS 12615). Further,
there have been initiatives by the manufacturers through design & developments, use of new
manufacturing technologies & materials etc. in order to upgrade their motors to higher & higher
efficiency motors with optimal impact on the cost. On the demand end there have been efforts
to save energy & thus control the costs. Though there is a big saving potential through motors,
still the penetration of EEM s in India is quite low. The major barriers for the penetration include
low awareness levels among the end users, focus on low initial cost then the life cycle
- 23 -
cost & most importantly the lack of expertise among the end users to adopt EEMs. Many energy
efficiency advocates have been focusing to address these barriers.
Standards and Labeling Program of BEE:
Motor usage Segmentation
In India, the greatest impact from the motor efficiency improvement point of view is in the AC,
low-tension, squirrel cage motors. Further, as per the production statistics of these motors, almost 95% of the motors in nos. are up to 15 kW. Hence Bureau of Energy Efficiency has identified general purpose, 3 phase, squirrel cage induction motors up to 15 kW as one of the focus
products under its S & L program.
Standards & Labeling for general purpose, 3 phase squirrel cage induction motors
The objective of the program is to have labels for energy performance so that the end users
have an informed choice. In order to devise the labeling scheme, the methodology adopted was
to (1) Ascertain the base line efficiency levels for the motors available in the market, (2) To carry
out a detailed techno commercial analysis & (3) To arrive at an appropriate labeling recommendations / MEPS levels. The study was undertaken to determine performance parameters of
motors being manufactured currently and to examine aspects relating to their design and construction. Based on market information, it was decided to conduct the study on 2.2 kW, 4 pole
motors and 3.7 kW, 4 pole motors, these being the fast moving ratings in the market. This report
documents the results and findings from the testing and the proposed MEPS for motors based
on this analysis. The program had the following adaptation:
Defining the approach.
Choosing Strategic Partners for program implementation.
Understanding Technology through Motors sampling.
Identifying the Technical aspects & efficiency improvements in the motors
Comparing the Indian Standards with the World Standards.
Identifying barriers through Techno- economic findings from the tests.
Recommendation for feasibility of the program in Indian Context.
Expected Market Transformation from the Program.
Expected Market Transformation:
The standards and labeling program of motors has envisaged that there are over 1.5 million
motors in usage having ratings less than 15 kWh and uses approximately over 25 TWh per
year. It is also estimated that around 0.5 million motors having rated capacity less than 15 kW
are sold in India every year.
The Standard & Labeling Program in vogue, it is estimated that around 200 MW shall be saved
every year from energy efficiency of motors. Also this program shall transform the market in
favour of energy efficient motors at least to EFF2 level in next five years and will shift in favour
of EFF1 motors considerably from the present level of 4% to around 10%. Another advantage of
this program shall be the transition of unorganized sector into organized markets and thereby
reducing dependency on non-classified motors to a considerable extent.
Jivesh Nandan
National Coordinator, Bureau of Energy Efficiency
4th Floor, Sewa Bhawan, R.K. Puram, New Delhi - 110 066
e-mail: jiweshnandan@hotmail.com
Sandeep Garg
Energy Economist, Bureau of Energy Efficiency
4th Floor, Sewa Bhawan, R.K. Puram, New Delhi - 110 066
e-mail: sgarg@beenet.in
Milind Raje
General Manager, International Copper Association Ltd.
602, Omega, Hiranandani Gardens, Powai, Mumbai – 400 076
e-mail: raje_milind@icpci.org
- 24 -
Motor Summit 2008 Zurich, Switzerland
Experience with Australian Enforcement and Testing Program
Hugh Falkner (presenter), Melanie Slade, Sarah Hatch
Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts, Australia
Equipment Energy Efficiency Program in Australia and New Zealand
Energy consumed by appliances and equipment is a major source of greenhouse gas emissions in
Australia and New Zealand. Improving the energy efficiency of appliances and equipment is a key
objective for all Australian governments and the New Zealand Government.
Performance codes and standards are the most widely used measures internationally to reduce
energy use and greenhouse gas emissions from equipment and appliances. The Equipment Energy
Efficiency Program embraces a range of measures aimed at increasing the energy efficiency of
products used in the residential, commercial and manufacturing sectors in Australia and New Zealand.
Some of these measures are backed by regulations mandating the energy labelling of products at the
point of sale, or specifying minimum energy performance standards (MEPS) that products must meet
or exceed to be lawfully sold.
Compliance and enforcement
Australia has MEPS in place for products ranging from refrigerators to three phase electric motors. As
such, to supply a MEPS covered product to Australia, it is necessary to register the product via a
simple web-based system, and lodge an independent test report demonstrating compliance with the
MEPS (or certification via a recognised partner program).
To ensure that products meet their declared energy rating values and are compliant with MEPS, a
robust compliance regime has been implemented by the E3 committee. Since 1991, almost 800
check tests have been completed, across all product categories. Of these tests, almost 250 products
have been found to have failed the tests, being either non-compliant with MEPS or their energy rating
label.
Prior to 2007, the major sanction for companies supplying non-compliant products or making false or
misleading statements about their products was either deregistration or referral to the Australian
Competition and Consumer Commission (ACCC). Whilst these sanctions are significant, holding
suppliers accountable for their actions in supplying non-compliant products to the market, they do not
address the direct detriment caused to consumers and the environment by the additional electricity
use resulting from the use of the product.
In a world first, in 2007/08 six companies voluntarily entered into agreements with the Department of
the Environment, Water, Heritage and the Arts to compensate both consumers and the environment,
when their products were identified as failing MEPS and/or labelling requirements. These suppliers
have agreed to identify and contact consumers who purchased their products, and offer compensation
in the form of a cash rebate to the value of the extra electricity used by the product, or even to replace
the product with a new, compliant model. In addition, the suppliers have also agreed to address the
environmental damage caused by running their appliances, by purchasing and retiring greenhouse
gas abatement credits equivalent to the amount of the extra carbon dioxide created as a result of the
additional electricity used.
- 25 -
Three phase electric motors standards
In October 2001 in Australia and 1 April 2002 in New Zealand, the first stage of the mandatory MEPS
program for 3 phase induction motors, MEPS1, was introduced and became mandatory for motor
suppliers, manufacturers and importers. In effect, minimum efficiency levels for MEPS1 equated to
European EFF2 motor efficiency levels.
The second stage, MEPS2 (also mandatory), was introduced in April 2006 in Australia and June 2006
in New Zealand. MEPS2 motor efficiency levels are similar to European EFF1 efficiency and also
redefined the “High Efficiency” levels at a higher level with nominally 15% less losses than the EFF1
levels.
Three-phase motors that fall within the scope of standard AS/NZS 1359.5:2004 must be registered to
be offered for sale in Australia, for New Zealand the prescribed forms need to be completed and
submitted to EECA before being available for sale. The range and scope of motors affected by this
new standard are single speed three phase cage induction motors from 0.73 kW up to but not
including185 kW, for voltages to 1100 V.
IEC 60034-30
In the CDV for IEC 60034-30, the efficiency levels for IE2 50Hz corresponded very closely to Europe's
Eff1 levels adjusted to the test method of direct measurement of stray load losses (IEC 60034-2-1
Table 2, Clause 8.2.2.5.1) and the Australian/New Zealand MEPS 2 levels using test method AS/NZS
1359.102.3:2000 (direct measurement of stray load losses).
In the 2/1518 FDIS for IEC 60034-30, the efficiency levels for 2 pole motors from 0.75 kW to 30 kW
and 4 pole motors from 0.75 kW to 37 kW were reduced compared to the CDV for both IE2 and IE3 50
Hz motors. Some of these differences are significant, especially for the smaller motors. (for example,
the efficiency level for IE2 for a 0.75kW 2 pole motor was reduced to 77.4% from 78.9%)
These unexpected changes to IEC 60034-30 means that we now need to carefully consider our policy
options for efficiency levels for motors, as adopting 60034-30 IE2 levels would mean a reduction of the
stringency of our MEPS 2 levels for smaller motors using the test method of direct measurement of
stray load losses.
IEC 60034-2-1
Australia is working with like-minded countries under the Asia-Pacific Partnership on Clean
Development and Climate (APP) ‘Harmonization of Testing Procedures’ project to work towards
harmonising test methods for motors. This is expected to include round robin testing of several test
methods in 60034-2-1 to help inform policy decisions for Australia, China and other APP partners.
Australia has also identified several ambiguities in IEC 60034-2-1. In our experience, ambiguities in
standards make it very difficult for regulators to enforce those standards. Australia will need to
carefully consider its policy decision for test method standards for motors to ensure that MEPS 2 for
motors will be able to be successfully enforced here.
Contact information:
Australian contacts for motors:
Hugh Falkner (presenting on behalf of Australia)
Principal Consultant
ATKINS Carbon Management & Renewables
Chilbrook, Oasis Business Park, Eynsham,
Oxford, Oxfordshire, OX29 4AH, England, UK
Phone: 01865 882828 (Switchboard)
Email:
hugh.falkner@atkinsglobal.com
Melanie Slade
Director, Lighting and Equipment Energy Efficiency Team
Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts
Phone: +61 2 6274 1586
Email:
melanie.slade@environment.gov.au
Sarah Hatch
Senior Project Officer
Lighting and Equipment Energy Efficiency Team
Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts
Phone: +61 2 6274 1199
Email:
sarah.hatch@environment.gov.au
Department of the Environment, Water Heritage and the
Arts
GPO Box 787, CANBERRA ACT 2601, Australia
- 26 -
China Motor Standards and Labels
Zhang Xin
CNIS China National Institute of Standardization
Beijing, China
1. Introduction of CNIS and major working field in energy conservation
The main duties of CNIS are: Affiliated with the General Administration of Quality
Supervision and Inspection and Quarantine of the People's Republic of China
(AQSIQ), the China National Institute of Standardization (CNIS) is a non-profit
national research body engaging in standardization research. The main
responsibilities of CNIS are to conduct all-round, strategic, and comprehensive
research of standardization during the development process of economy and society,
to research and develop comprehensive fundamental standards, as well as to provide
authoritative standards information services. CNIS is poised to provide all-round
support in standardization for China's economic development and social progress, to
support technical progress, industrial upgrading, and product quality improvement,
and to provide scientific evidence for government policy-making on standardization.
2. Update information on energy efficiency standards of electric motors
and other motor-driven equipments such as fans and air
compressors.
We have made 36 energy efficiency standards for end-using products and 2 of them
have been abolished and waiting for revision. We plan to cover more products
reaching to 50 in the end of 11th five-year plan into the system of mandatory energy
efficiency standard system;
We have also made 23 mandatory energy consumption standards and have also
made a plan to extend the scope to around 50 in the end of 11th five-year plan.
3. Plan for Revision of Motor Standard
Preliminary plan of revision of the existing motor standard GB 18613-2006 based on
the new energy efficiency classes standard IEC 60034-30:2008 and the new
efficiency testing standard IEC 60034-2-1:2007.
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4. Label
Review on the motor energy label work in China with focusing on the motor
registration work from the effective date of 1 March 2008.
China energy label for electric motors
5. Motor System Standards
It will also cover some information on relevant standards concerns on motor system
such as the mandatory energy consumption (per unit of major products such as steel
and cement) standards, system monitoring standard, economic operation standards
and others.
Contact information:
ZHANG Xin, Senior Engineer/Director of International Cooperation
Tel: +86-10-5881 1132
Fax: +86-10-5881 1714
Email: zhangxin@cnis.gov.cn
Address: Room 1007, 4# Zhichun Road, Haidian District,
Beijing. P.C: 100088
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Benchmark Study to Establish a Test Protocol
for Determination of Efficiency for Variable Frequency Drives
Pierre Angers, eng.
Hydro-Québec, Canada
Many industrial processes require precise and accurate control over system parameters such
as flow, pressure, temperature, process speed, etc. The use of a Variable Frequency Drives
(VFD) to match the motor driven equipment speed and torque to the requirements of the
process load can result in large energy savings particularly in variable torque or centrifugal
loads. It is estimated that 30% of industrial motor system energy is candidate for VFD application to control the speed and torque of a motor.
A VFD can be set up many ways that can affect operating efficiency due to the infinite number of operating points between torque and speed. To date there is no widely accepted test
protocol that allows for efficiency comparison between VFD manufacturers and applications.
Very little data exist on VFD system efficiencies and there has been no consensus for a
standard to characterize VFD system for efficiency at any given operating point.
Recently acquired VFD system testing indicates a significant variation of 2% to 8% in VFD
system efficiency between manufacturers and application, particularly at low loads and low
speeds. The potential energy savings in Canada alone with a 2% efficiency improvement in
VFD applications is estimated at over 1 TWh per year or 200 MW.
This work is aimed to report a benchmark study of 3 VFD sizes from 5 different manufacturers and to establish a common test protocol for determination of efficiency for VFDs. This
proposed test protocol would form the basis of a new standard, CSA C838: Variable Frequency Drives.
Testing of different configurations of VFD-motor size of 10, 50 and 100 hp was performed.
The use of VFD is dedicated to varying speed and load applications, especially for loads following the affinity law as centrifugal pumps and fans, called variable loads and constant load
as conveyers. In case of variable loads, the electrical power varies inversely to the cube of
the speed of rotation. Based on this relation best energy saving could be expected with this
kind of load. In case of constant loads, the electrical power varies proportionally with the
speed of rotation. VFD manufacturers rarely present efficiency data at different speed and
torque other than nominal speed and torque (rated power).
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Author:
Pierre Angers, eng.
Researcher - Utilisation de l'énergie
Laboratoire des Technologies de l'Énergie
Institut de Recherche
Hydro-Québec
600 de la Montagne, C.P. 990
Shawinigan, Qc
G9N 7N5
Tel: (819) 539-1400 ext: 1427
Fax: (819) 539-1539
e-mail: angers.pierre@lte.ireq.ca
Logos and sponsors:
- 30 -
Eletrobrás
Brazilian Industrial Energy Efficiency Activities
D. Sc. George Alves Soares
National Energy Conservation Program – PROCEL
Centrais Elétricas Brasileiras – Eletrobrás, Brazil
The Brazilian electric energy consumption was about 377 TWh in 2007. The industrial
sector consumption represents 45,88 % of this. Despite the weight of the intensive
power industries in such overall consumption, the motor-driven systems are the
greatest power waste villains in the other industrial segments, topping the 80% figure in
the textile, paper and pulp industries.
According to the last data from Energy and Mines Ministry, motor-driven systems
consumes about 49% of the electric power consumed in the industrial sector, as shown
in Figure 1.
Distribution of Electric Power Consumption in the Industrial Sector by End User
The National Energy Conservation Program – PROCEL was created in 1985 and since
than it has carried out a lot of work to promote the technology .improvement and
energy efficiency projects. In terms of industrial equipment improvement, the electric
induction motor labeling process started in 1992 and the final market transformation for
energy efficient motors will be get in December of 2009. To reduce the electric energy
losses in the industrial sector in a more continuous and consistent manner, the
specialists realized a need for structured Program for minimize losses in the motor
driven-systems. Since 2003, PROCEL develops energy efficiency implementation
- 31 -
environment for specific electrical energy consumption sectors in national basis. One of
them is PROCEL INDUSTRIA - Brazilian Energy Efficiency Industrial Program.
PROCEL INDÚSTRIA, focused on motor-driven systems in medium and big industries.
It was created and launched, taking account the several years of PROCEL’s
experiences in training, energy efficiency projects implementation and our industry
reality.
One of issue to address is the engineering education. The knowledge of different
engineering courses, such as electrical and mechanical, is necessary in order to
elaborate a comprehensive energetic diagnosis focused on motor-driven systems;
otherwise the recommendations are simply motors substitution, tariff analysis and
power factor correction. The electrical engineers don’t learn about performances of
pumps, compressor systems, fans, exhausters, conveyor belts etc in the Brazilian
universities. On the other hand, the mechanical engineering students don’t understand
about the electrical phenomenon. This problem started to be solved by the
implementation of Optimization of Industrial Motor-Driven Systems Laboratories
Network. It’s an innovation and a knowledge focal point where the synergy between the
engineering courses is a powerful tool to attack the waste of energy in industry.
The PROCEL INDUSTRIA Program aims to reduce the waste of electric energy in the
industrial sector, to increase the industries competition, by reducing their costs with
energy, and last but not least, to contribute to the preservation and cleanness of our
environment.
The following table shows some results of this Program by geographical regions,
number of experts trained to give course in industries (multiplier), number of technical
people of industries trained, number of involved industries, implemented optimization
motor drive system laboratories and their associated scholarships for graduation’s,
master’s an doctor’s degree courses.
Region Multiplier
35
MW
S
18
SE
41
N
29
NE
43
Total
166
Agent
395
126
676
299
882
2372
Industry
74
46
199
166
210
594
Laborat.
3
2
4
2
3
14
scholars.
27
14
24
19
18
102
This paper will show the Brazilian experience in two ways: the first will describe the
process of industrial induction motors market transformation including the labeling,
MEPS and the associated studies and actions. The second will deal with the results
and the lessons learned in these five years of implementation of the PROCEL
additionally it will present the on-going activities in other recent areas like energy
management standards and voluntary agreement with energy intensive industries.
- 32 -
Overview of Energy Efficiency Policies for Motor Systems
Paolo Bertoldi, European Commission DG JRC, Institute for Energy, Ispra Italy
Motor systems have been quoted in many independent studies to consume about 60% of total industrial electric consumption, this figure is valid both for developed and developing countries. Most of motor systems offer large energy saving opportunities (up to 60%) often associated with very short
payback times. The reasons why these saving opportunities are not realised is explained by the well
know barriers to energy efficiency. These barriers have been analysed in several studies, just to quote
some of them: split incentives, principal agent, access to capital, imperfect information, and aversion
to technical risk. All the above barriers are present in real life procurement, operation, and maintenance of motor systems. This is why governments have introduced many different policies and programmes to overcome these barriers and achieve energy savings.
There is no single policy that can deliver the whole range of savings, as the motor systems in pump,
ventilator, compressor, etc, are composed by different parts (electric gear, motor, transmission, mechanical devices, also pipes, ducts, and other ways to transport or handle fluids and goods). Motor
systems need to be optimised both at component level (e.g. efficient motor), and even more important
at system level (where all the components have to match the system performance, e.g. in a pumping
systems, static head and flow). In most of the motor systems the system operating conditions are not
static but dynamic, requiring the systems to be optimised for different operating conditions. Operation
also results in deterioration of some key components, further reducing the system efficiency (worn
pump, clogged filters, and air-leakages in compress air distribution networks).
Analysing the policies adopted in countries around the world, one of the first polices studied and
adopted are minimum efficiency requirements (or minimum energy performance standards MEPS) for one of the key motor system components, the motor itself. MEPS have been applied to
standard motor for industrial applications, i.e. the 3-phase induction motors. Due to some leading
countries having implemented MEPS for motors since the early 80's or 90's, gradually motor efficiency
has improved over time. Now most of the OECD countries either have motor MEPS or are in the process of adopting it (e.g. the EU). Now motors tend to have higher efficiency, although there is still an
efficiency gain to be made as shown by the US experience on top of a high-efficiency standard a new
premium efficiency level has been introduced.
Motor MEPS have been accompanied by information schemes to try to inform and persuade enduser to make the most "rational" choice, e.g. based on LCC or net present value. The information
scheme range from simple labelling of motors such as the European EFF classification, to quality
marks to highlight the most efficient motors such as the US NEMA Premium motor, and finally to more
sophisticated information and selection tools such as the databases and software Motor Master in the
US and EuroDEEM in the EU, or the more recent international effort IMSSA.
Underpinning both these two policies are measurement and test methods, which should be reliable,
reproducible, and should allow a fair comparison of the motor on the market. With the global market it
is also important that the same measurement and test method is used around the world to allow different suppliers to offer their products in the different market, without having to test the motors against
different and competing standards. This is also important for policy makers that can easily compare
the stringency of MEPS and quality levels. Last important point for these two policies is correct enforcement to make sure that the rules (very often mandatory and introduced by legislation) are respected by all the market participants.
In addition, the classification scheme and/or quality market could be associated with financial incentives for end users (and theoretically also for manufacturers), such as rebates on the purchase price or
deduction from the taxable income, or accelerated depreciation of the motor. These financial incentives have proven to be very effective especially targeting a very high level of efficiency, and when the
initial market share of these high efficiency models is very low. These incentives are still available in
the UK, Italy (state incentives as tax subsidies), and in many US states as rebates as part of the utilities energy savings obligations (or EERS). White certificates recently introduced in Italy and France
acts on end-users as rebates.
- 33 -
In principle MEPS, classification, quality mark, and incentives could also be useful for motor system
equipment such as pumps, fans, compressors. However due to the different type of applications, and
different metric to assess performance, MEPS and labelling for pumps and fans are rather complicated. Under the EuP studies and legislative proposals have been developed for the labelling and
classification of (water) pumps and funs.
A special additional motor system components, the variable speed drives (aka frequency converter),
is in many applications (mainly variable fluid flow or variable speed) a very important device to save
large quantity of energy. Here rather than introducing MEPS and classification of VSDs, it is important
to support the penetration of this equipment through financial incentives. Again utility rebates and fiscal incentives have been used, as well as white certificates. No jurisdiction has so far mandated the
use of VSD for any application.
As already indicated most of the savings are in the system optimisation, and for these there are a
number of policies planned and adopted, and this is an area of increasing interest for policy makers.
One of the first steps in analysing motor system is to run an audit. Audit could be a simple walk
through to a more detailed investment graded audit. Audits are a first eye opener for end-user, especially if they give important recommendations on possible option to improve efficiency and save energy. Policies to promote audits include free or subsidised audits (e.g. France) or mandatory audits
(e.g. Czech Republic). Some time audits are part of voluntary agreement between companies and the
government (called also covenants or Long Terms Agreements), this is the case in Finland and the
Netherlands.
Audits however are not enough to assure that the potential energy saving measures are implemented,
especially if there is no budget to invest in energy efficiency option, nor expertise, nor trust in the audit
results. To this end a great role in the implementation of the measures identified by the audit could
come from the Energy Saving Companies (or ESCOs). ESCOs take the risk associated with any
energy efficiency project away from the final user, they could in effect provide a free audit, prepare a
project to improve energy efficiency, invest in the energy efficiency measure and get repaid at a later
stage from the energy savings, provide a guarantee of the energy savings, and finally operate the system under optimal conditions. ESCO are the ideal solution for companies not having the technical expertise, the time, or the financial resources to invest in energy efficiency. ESCOs still need in most
countries policy support as it is a new industry and their offer and services is not yet understood and
trusted by the final users. Recently a number of utilities and product suppliers have introduced an
ESCO type offer to win new customers or to retain others.
Energy management is a company decision to look at energy efficiency in a strategic manner as they
do for the quality management. Energy management is based on the Plan-Do-Check-Act approach
but includes assigning to energy efficiency a priority in the company, to appoint an energy efficiency
manager, and finally adopting a number of companies policies such as to buy equipment based on
LCC, to have regular monitoring of energy consumption, to have a budget for energy efficiency investments (energy efficiency can thus become a profit centre in the company). Often the maintenance
engineer have not a strong voice in the company and a limited budget, which is separate from the operating budget, so any economic benefit they generate is not visible in the company. Energy management has been introduced in some European Member States (Sweden, Ireland, and Denmark)
part of voluntary programmes, recently CEN set up a working group to write a European Energy Management Standard, which is now completed. Also ISO has recently started activities in this area.
Information provision by public authorities is also aimed to raise awareness on the cost-effective energy savings in motor systems, and other benefits such as improved quality to reduced carbon emissions. Information provision could be targeted to specific industries or systems (e.g. motor system),
and could include the provision of tools to improve efficiency as pump optimisation tools (e.g. in the
US PSAT). Information could also include training of energy managers, demonstration, and benchmarking, whereby companies efficiency are compared. In Europe the Motor Challenge programme
acts as major information programme to share best practice and provide a range of support tools to
improve efficiency in motor systems. The Motor Challenge gives public recognition and award to companies (and their managers) which have implemented energy efficiency solutions in motor systems.
Conclusions: all the above polices needs to be deployed if governments are serious in achieving energy savings in motor systems, which are among the most cost-effective energy and carbon savings.
In addition sharing of policy best practices among policy makers and policy analysts is needed to prioritise policy deployment and identify the best policy combination for each sector and market.
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Einführung zum Motor Summit’08
Conrad U. Brunner, Projektleiter Topmotors und Operating Agent 4E Motor Systems Annex
Gessnerallee 38a, CH 8001 Zürich, Tel: +41 (0)44 226 30 70
cub@cub.ch, www.motorsystems.org and www.topmotors.ch
Seit dem letzten Motor Summit vom 10./11. April 2007 in Zürich und seit EEMODS’07 vom 10.-13.
Juni in Beijing China haben sich die globalen Aussichten in vieler Hinsicht stark verändert:
Der steile Anstieg (und der rasche Abfall) des Ölpreises hat die Frage gestellt: “War das nun das Anzeichen des Peak Oil?”; der Crash der Finanzmärkte wird die Wirtschaft bremsen und Arbeitsplätze
gefährden; und immer häufiger und stärker zeigen Hurrikane ihre Zerstörungsspur.
In der Folge sind alle Energieressourcen teurer und volatiler, sie belasten die Wirtschaft stark in industrialisierten und noch stärker in sich entwickelnden Ländern. Die neue US Regierung wird der
nächsten Kyoto-Konferenz COP14 am 1.-12. Dezember 2008 in Poznàn Polen die Chance für eine
entschiedenere Politik in Richtung einer konzertierten globalen Aktion für eine nachhaltige Umwelt
eröffnen.
Energieeffizienz ist der Schlüssel für diesen Aktionsplan. Etwa 300 Millionen elektrische Motorsysteme
in der Industrie, in Infrastrukturanlagen und in grossen Gebäuden brauchen heute 40% der globalen
Elektrizitätserzeugung, was ungefähr Kosten von 700 Milliarden € und einer jährlichen Emission von
4.3 Gt CO2 entspricht. Die Verbesserung der Energieeffizienz in Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren
und mechanischen Förderanlagen kann etwa 10% der globalen CO2 Emissionen vermindern.
Durchbrüche:
In den letzten zwei Jahren haben wir einige wichtige Durchbrüche auf verschiedenen Ebenen in der
Welt der Motorensysteme und in der Schweiz gesehen:
1. Globale Projekte
Nach zwei Jahren SEEEM (www.seeem.org) haben wir heute eine globale und permanente Plattform
mit dem neuen IEA Implementing Agreement on Efficient Electrical End-Use Equipment 4E Electric
Motor Systems Annex (www.motorsystems.org). Die Arbeit startet mit 7 teilnehmenden Ländern in 6
Tasks.
2. Harmonisierung von Standards
Am 21. Oktober 2008 wurde der neue Standard IEC 60034:30 Effizienzklassen veröffentlicht. Jetzt
haben wir ein global harmonisiertes System, um Elektromotoren nach ihrer Energieeffizienz zu klassieren: IE3 Premium Effizienz als heute bestes marktgängiges Produkt.
Old Europe
Super Premium Efficiency
Premium Efficiency
High Efficiency
Standard Efficiency
Below Standard Efficiency
Eff1
Eff2
Eff3
Old USA
NEMA Premium
EPAct
New IEC
IE4
IE3
IE2
IE1
Jeder elektrische Induktionsmotor mit 0.75 bis 375 kW, mit 2-, 4- oder 6 Polen, der für den Dauerlauf
geeignet ist, muss gemäss der neuen IEC 60034-2-1 mit einer Methode mit „geringer Unsicherheit“ geprüft und dann einer Effizienzklasse (gemäss Tabelle oben und Bild unten) zugeordnet werden.
Auf dem Typenschild muss er wie folgt markiert werden:
IE3 94.5%
- 35 -
Electrische Motoren Effizienzklassen (4 Pole 50 Hz)
100
Nominaler Wirkungsgrad (%)
IEC 60034-30:2008
95
90
IE3
85
IE2
IE1
80
75
70
0,1
1
10
Motor output in log scale (kW)
100
1000
3. Gesetzliche Mindestanforderungen
Die Einsicht, dass nur gesetzliche Mindestanforderungen den Markt in nützlicher Zeit zu effizienteren
Geräten transformieren können, wurde in den USA, Kanada, Australien und New Zealand deutlich
gezeigt. Jetzt werden gemäss der europäischen Ecodesign Richtlinie für Energie-verbrauchende Produkte (EuP) im Jahr 2009 Mindestanforderungen für Motoren, Pumpen und Ventilatoren erlassen
(www.ecomotors.org). Wir werden von den Vertretern des BFE hören, was die Schweiz nach Abschluss der freiwilligen Vereinbarung mit den Motorenherstellern diesbezüglich plant.
4. Effizientere Produkte und Systeme
Premium Effizienz Motoren IE3 werden heute mit 60 Hz and 50 Hz, in Grössen von 0.75 kW bis 375
kW angeboten. Nordamerikanische NEMA Rahmengrössen und 60 Hz haben diese Entwicklung
schon vor fast 10 Jahren vorweg genommen, europäische Rahmengrössen (EN 50347) und 50 Hz
machen dies etwas schwieriger, aber es ist möglich und wirtschaftlich, wie mehrere Anbieter schon
zeigen. Zahlreiche Beispiele zeigen die Realisierbarkeit der oft grossen und wirtschaftlichen Effizienzpotenziale durch Optimierung der gesamten Systeme: Bessere Dimensionierung, effizientere Motoren
und richtiger Einsatz von Frequenzumrichtern.
5. Nationales Motorenprojekt Topmotors
Inzwischen haben wir in der Schweiz Topmotors lanciert. Hier können wir industriellen Anwendern
zeigen, wie sie elektrische Antriebe effizient betreiben können (www.topmotors.ch). Wir stellen Erfahrungen aus Pilotobjekten dar, zeigen wie ganze Industriebetriebe mit dem Motor-Check in einer
Grobanalyse auf ihre Effizienzchancen hin beurteilt und mit einer Feinanalyse der Investitionsplan
vorbereitet werden kann. Dazu haben wir die beiden elektronischen Hilfsmittel SOTEA (grobe Potenzialabschätzung) und ILI (die intelligente Motorenliste) vorbereitet. Wir bündeln die Erfahrungen der
bisherigen Schweizer Projekte Motor Challenge und Druckluft.
Was sind die nächsten Schritte?
An diesen beiden Konferenztagen haben wir etwa 120 VertreterInnen von Motorenherstellern und anwendern, Experten und Regierungsvertreter von 20 Länder aus der ganzen Welt zusammen nach
Zürich gebracht, um ihr technisches und politisches Wissen über effizientere Antriebe zu vermitteln
und zu teilen. Dieses Global Motor Network soll verstärkt und innerhalb IEA-4E erweitert werden und
einen Beitrag dazu leisten, die grossen Energieeffizienzpotenziale in diesem Anwendungsbereich zu
realisieren.
Das SEEEM Projekt, das im Jahr 2006 diesen Plan zur globalen Harmonisierung gestartet hat, ist
nunmehr Geschichte. IEA-4E Electric Motor Systems wird diese Idee in einer nachhaltigeren Struktur weiterführen.
Und: Wir treffen uns am 14.-17. September 2009 an der EEMODS’09 in Nantes in Frankreich, um
diesen globalen Schwung für effizientere Antriebssysteme weiterzuführen.
Dank
Wir danken allen Supportern von SEEEM seit seinem Start 2006 und allen Vortragenden, Sponsoren
und TeilnehmerInnen am Side Event und in der 2-tägigen MS’08 Konferenz für ihren aktiven Beitrag.
- 36 -
Referat Dr. Walter Steinmann
Schweizerische Effizienzpolitik: Synchron mit Europa
Kurzportrait Walter Steinmann
Dr. Walter Steinmann ist seit 2001 Direktor des Bundesamtes für Energie
(BFE). Nach seinem Volkswirtschaftsstudium promovierte er zum Dr. rer. soc.
und übte verschiedene wissenschaftliche Tätigkeiten aus. Von 1981 bis 1994
war er für die Wirtschaftsförderung des Kantons Basel-Landschaft und des
Kantons Solothurn zuständig. Von 1994 bis 2001 arbeitete Walter Steinmann
als Chef des Amtes für Wirtschaft und Arbeit des Kantons Solothurn. Er war
bei der Lancierung unterschiedlicher Projekte zur Förderung des Wirtschaftsund Technologie-Standorts Schweiz aktiv und ausserdem Sekretär der
Konferenz Kantonaler Volkswirtschaftsdirektoren (VDK).
Abstract
Im Energiesektor stehen wir vor grossen Herausforderungen: Durch das erwartete globale Wirtschaftswachstum wird auch der Energieverbrauch in den kommenden Jahren drastisch zunehmen,
der Druck auf Energieressourcen wächst und die CO2-Emissionen vervielfachen sich. Diese weltweiten Entwicklungen bestätigen, dass es an der Zeit ist, zur Tat zu schreiten und Massnahmen zur Verminderung der Abhängigkeit von fossilen Energien zu ergreifen und den CO2-Ausstoss langfristig zu
senken. Es ist für die Politik eine Herausforderung, sowohl die umweltgerechte Energieversorgung als
auch die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und dabei die Reduktion des Primärenergiebedarfs
weiter zu verfolgen.
Die Schweizer Regierung hat sich dieser Herausforderung gestellt und bereits 2007 die Neuausrichtung der Energiepolitik beschlossen. Diese beruht auf vier Säulen: 1. Steigerung der Energieeffizienz,
2. Förderung der erneuerbaren Energien, 3. gezielter Aus- und Neubau von Grosskraftwerken und 4.
Intensivierung der Energieaussenpolitik. Zur Konkretisierung dieser vier Säulen hat das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK unter anderem einen Aktionsplan zur Energieeffizienz erarbeitet, welcher im Februar 2008 durch den Bundesrat verabschiedet
wurde.
Es zeigt sich heute, dass gerade im Effizienzbereich das bisher geltende Prinzip der Freiwilligkeit an
seine Grenzen stösst und stärkere Instrumente nötig sind. Die im Aktionsplan zur Energieeffizienz
festgelegten Ziele sollen durch einen pragmatischen Mix aus Anreizen, Fördermassnahmen,
Verbrauchsvorschriften, Minimalstandards sowie Massnahmen im Bereich der Forschung und Ausbildung erreicht werden. Die Einsparpotenziale im Gebäude-, Fahrzeug- und Gerätebereich, in der Energiebereitstellung sowie in der Nutzung fossiler Energieträger sind enorm. Nun hat der Bundesrat
zur Umsetzung eines Teils der im Aktionsplan zur Energieeffizienz enthaltenen Massnahmen unlängst
ein Revisionspaket in die Vernehmlassung geschickt. Dieses umfasst eine Revision des Energiege- 37 -
setzes zur Einführung eines nationalen Gebäudeenergieausweises und zur Stärkung der kantonalen
Förderprogramme sowie eine Revision der Energieverordnung, die erstmals Verbrauchsvorschriften
für Haushaltsgeräte und elektronische Geräte bringt sowie Mindestanforderungen für elektrische Motoren vorsieht. Elektrische Motoren in der Industrie, in Infrastrukturanlagen und grossen Gebäuden
sind für 40% des elektrischen Energieverbrauchs verantwortlich. In diesem Bereich sind - synchron
mit der neuen europäischen Ecodesign-Gesetzgebung über effiziente elektrische Geräte EuP - auch
in der Schweiz in der geplanten Anpassung der Energieverordnung Effizienzvorschriften für Motoren
vorgesehen. Den industriellen Anwendern von elektrischen Antrieben entstehen durch die neue Antriebstechnologie interessante Kosteneinsparungen.
Mit diesen Revisionen sollen die Strom fressenden Billiggeräte nach einer Übergangsfrist von eins bis
drei Jahren vom Markt verschwinden. Den Käuferinnen und Käufern von Elektrogeräten soll aber weiterhin ein breites Geräteangebot zur Verfügung stehen. Welche Geräte wirklich energieeffizient sind,
können die Konsumentinnen und Konsumenten seit 2003 an der energieEtikette ablesen. Sie zeigt
den Energieverbrauch und die Energieeffizienzklasse (A bis G) an. Bisher ist diese Etikette für Kühlund Gefriergeräte, Waschmaschinen, Wäschetrockner, Geschirrspüler und Haushaltslampen obligatorisch.
Der Aktionsplan Energieeffizienz geht davon aus, dass sich der Energieverbrauch von Gebäuden,
Geräten und Fahrzeugen bei Einsatz der heute verfügbaren besten Technologien („best practice“) und
der voraussehbaren technischen Weiterentwicklung in den nächsten zwei Jahrzehnten je nach Anwendungsbereich um 30 bis 70 Prozent verringern lässt. Eine Reduktion des Verbrauchs fossiler Energien um 20% zwischen 2010 und 2020 und die maximale Zunahme um 5% Elektrizitätsverbrauchs
in der gleichen Zeitspanne werden angestrebt. Die energetischen Wirkungen dieser Massnahmen
sind beträchtlich und sie bringen zudem volkswirtschaftliche Impulse insbesondere für neue Technologien, die Baubranche und innovative Klein- und Mittelbetriebe. Sie sichern so die Wertschöpfung im
Inland, schaffen nachhaltige Arbeitsplätze in den Regionen und vermindern die Auslandabhängigkeit
im Energiebereich markant. Allerdings bedarf es entsprechender Übergangsfristen, damit sich die
Betriebe den neuen Rahmenbedingungen anpassen können.
Die Energiepolitik wird immer mehr auch Bestandteil der schweizerischen Aussenpolitik, dies nicht
zuletzt weil die Gewährleistung der Energieversorgung ins Zentrum des Interesses rückt. Die Verstärkung der Energieaussenpolitik soll die Teilnahme und Mitbestimmung in wichtigen internationalen
Gremien, das Aushandeln von bilateralen oder multinationalen Verträgen etc, sichern. Die Schweiz
orientiert sich zum Beispiel an den CO2-Reduktionszielen der EU. Diese will bis 2020 ihre Treibhausgase um mindestens 20 Prozent verringern. Aber auch in anderen Bereichen können die Schweiz und
die EU gegenseitig profitieren. Bei der Einführung weiterer Effizienzklassen, gerade im Bereich Motoren oder elektrische Geräte, kann die Schweiz ihren Fahrplan mit Europa abstimmen. Um die Energieeffizienzziele zu erreichen, muss die Schweiz eine starke Präsenz auf dem internationalen Parkett
zeigen.
Die Politik kann nur die Weichen für den Weg in eine nachhaltige Energiezukunft stellen. Den Turnaround in der Klima- und Energiepolitik schafft der Staat jedoch nicht alleine. Es braucht dazu gut ausgebildete und motivierte Fachleute, zukunftsgerichtete und mutige Investoren und Firmen sowie Forscherinnen mit innovativen Ideen. Nicht zuletzt braucht es auch eine sensibilisierte Bevölkerung, welche ihre Möglichkeiten, einen Beitrag zu leisten, kennt und nutzt.
- 38 -
Die Industrie muss und will Strom sparen
Anstösse zum Referat von Gabi Hildesheimer
Co-Geschäftsleiterin öbu - Netzwerk für nachhaltiges Wirtschaften
öbu • Uraniastrasse 20 • 8001 Zürich • info@oebu.ch
Tel +41 44 364 37 38 • Fax +41 44 364 37 11 • www.oebu.ch
Öbu ist das Netzwerk für Nachhaltiges Wirtschaften. Öbu-Unternehmen sind ehrgeizig in Sachen
Energieeffizienz.
Der Fokus auf Klimaschutz hat – nicht nur bei Unternehmen – Sparmassnahmen im Strombereich
etwas aus dem Blickfeld gerückt. Die zunehmende Substitution fossiler Energieträger durch elektrische
Energie lässt nun auch beim Strom eine Verknappung absehen. Zudem zeigt sich, dass auch in der
Schweiz konsumierter Strom nicht CO2-neutral ist: Atomstrom verursacht nur gerade 5 Gramm CO2 pro
Megajoule, Wasserkraft gar nur 3 Gramm, und doch ist der Schweizer Verbrauchermix mit 43 Gramm
belastet. Grund dafür sind die Stromhandelsbilanzen.
A propos Strom aus Atomkraftwerken: Diese produzieren wenig CO2, dafür jährlich über 200 Kubikmeter hochradioaktiven Abfall, für dessen Lagerung noch keine breit akzeptierte Lösung sichtbar ist.
Möglichst viel aus dem produzierten Strom herausholen: Das ist das Gebot der Stunde!
Wenn die Mobilität der Zukunft tatsächlich
von Strom angetrieben wird – ob indirekt
oder direkt –, erhöht sich die Nachfrage
markant. Der Druck für eine effiziente
Nutzung steigt. Und der Preis wohl auch!
Einige Beispiele aus Unternehmen
Firmen setzen ihre anspruchsvollen Ziele in Sachen Nachhaltigkeit auf unterschiedliche Weise um.
Der Fokus auf Massnahmen zu Energie, und besonders auf Strom im Bereich der Produktion, zeigt
aber neben den Chancen auch besonders die Risiken auf:
- 39 -
•
In Zeiten stark steigender Strompreise sind Massnahmen rentabel, welche vor einigen Jahren aus
betriebswirtschaftlichen Gründen nicht umsetzbar waren. Die Kostenentwicklungen in der Zukunft
verstärken diesen Trend.
•
Viele Prozesse, die von Strom getrieben werden, sind von den Unternehmen selber schlecht
beeinflussbar: Sie sind in Produktionsanlagen „versteckt“, welche als Ganzes eingekauft werden.
Der Einfluss auf die Anlagenbauer ist in der Regel sehr beschränkt.
•
Infrastrukturelemente wie z.B. Kühl-, Druckluft- oder Dampfkreisläufe, die von Pumpen getrieben
werden, sind oft überdimensioniert. Zu dünne Röhren und eine ungünstige Geometrie brauchen
viel Energie. Der Ersatz dieser Systeme ist schwierig. Grosse Chancen bietet ein Neubau.
•
Nur dank der Optimierung von Betriebsabläufen und tiefgreifende Änderungen sind erstaunliche
Potenziale realisierbar.
•
In den Bereichen Büro- und Gebäudeökologie bringen einfache Massnahmen schöne Spareffekte.
Trotz den diversen Einschränkungen und Hindernissen schaffen es Unternehmen, ganz erstaunliche
Erfolge zu erzielen – Beispiele werden präsentiert.
Das System der kleinen Schritte …
Energiesparen und besonders auch Stromsparen wäre einfach: Es müssten „nur“ die rentablen Massnahmen umgesetzt werden, die low hanging fruits gepflückt werden, und schon würde der Verbrauch
um rund einen Viertel sinken. Information und Kommunikation sind in diesem Bereich zentral.
… und der Innovations-Quantensprünge
Embodiment und Cheap Design sind Stichworte zur Erforschung ganz von neuen Technologien, die
mit einem Bruchteil der Energie konventioneller Systeme auskommen.
Honda’s Asimo (oben links) und der
Cornell Biped (oben Mitte)
Kluge UnternehmerInnen schützen sich vor den Risiken unkontrollierbarer Kosten –
mit kleinen, stetigen Schritten und mit grossen, überraschenden Innovationen.
Quellen:
Large, Human Biomechanics and Control Lab, University of Michigan
Artificial Intelligence Laboratory, Department of Informatics, University of Zurich
Primärenergiefaktoren von Energiesystemen, ESU-services 2008
Öbu, das Netzwerk für nachhaltiges Wirtschaften in der Schweiz, ist Think-Tank für Umwelt-, Sozialund Managementthemen. Sie realisiert unternehmensspezifische und wirtschaftspolitische Projekte
und fördert den Erfahrungsaustausch zwischen den Mitgliedern. Öbu stellt Verbindungen her zwischen
Unternehmen, Verwaltungen, Politik, NGO’s, Medien und der Öffentlichkeit.
-
- 40 -
Das EU-Projekt Energy+ Pumps
Technologieorientierte Nachfragebündelung für hocheffiziente Umwälzpumpen.
Dr. Claus Barthel Wuppertal Institut,
Durch den Einsatz von hocheffizienten Pumpen in
Heizsystemen kann der jährliche Stromverbrauch
von Umwälzpumpen um mehr als 60% gesenkt
werden.
Möglich macht dies eine ursprünglich in der Schweiz
entwickelte Innovation. So wurde in den neunziger
Jahren im Forschungsprogramm Elektrizität des BfE in
Zusammenarbeit mit einem Hersteller ein Prototyp
einer hocheffizienten Umwälzpumpe entwickelt.
Wesentliche Änderungen zu den bisherigen Pumpen
bestanden in der Optimierung von Stator und Laufrad
in Verbindung mit der Verwendung eines elektronisch
kommutierten Permanentmagnetmotors. Dieser
Pumpentyp, der lange Zeit nur von einem einzigen
Hersteller angeboten wurde erreichte jedoch keinen sehr großen Marktanteil.
Etwa 2 bis 3 % des gesamten Stromverbrauchs der EU benötigen Umwälzpumpen in Ein- und Zweifamilienhäusern.
Wenn daher diese neue Pumpentechnologie zum Standard wird, können mehr als
1% des derzeitigen gesamten EU-Stromverbrauchs eingespart werden. Darüber
hinaus profitieren die Nutzer über die Lebensdauer der Umwälzpumpe mit Kosteneinsparungen von durchschnittlich 750,- Euro.
Diese Überlegungen bewog die Europäischen Kommission, das Projekt „Energy+
Pumps“ zu fördern, das von zehn Partnern in neun Ländern durchgeführt wird und
die Durchdringung des Marktes für Heizsysteme mit neuen hocheffizienten
Pumpen anstrebt. Ziel ist es , die Pumpen- und Heizgerätehersteller zu animieren,
weitere hocheffiziente Pumpen bzw. Heizgeräte mit integrierten hocheffizienten
Pumpen auf den Markt zu bringen und so eine Massenproduktion auszulösen, die
letztendlich auch den Stückpreis der Pumpen senkt.
Zur Erreichung dieses Ziels führt das Projekt Energy+ folgende Schritte durch:
•
Die Erstellung und Verbreitung von Energy+ Listen von Pumpen, von Käufergruppen und Unterstützerorganisationen.
Derzeit präsentieren die Listen 24 Umwälzpumpen in drei Kategorien, 40 institutionelle Käufer und 25 Unterstützerorganisationen, die durch ihre Öffentlichkeitsarbeit als Multiplikatoren für das Projekt fungieren.
•
Die Entwicklung und Verbreitung von Informations-, Verkaufs- und Schulungsmaterialien und Auslegungssoftware für Installateure sowie die Zusammenarbeit mit den Handwerks- und Herstellerverbänden für den Einsatz dieser Materialien
- 41 -
•
Europaweite Öffentlichkeitsarbeit durch die mehrsprachige Energy+ Internetseite, durch regelmäßige Newsletter, Medienarbeit und Messeauftritte.
So war das Projekt auf den führenden europäischen internationalen Heizungsund Sanitärmessen ISH in Frankfurt im Frühjahr 2007 und auf der Mostra Convegno im Frühjahr 2008 mit jeweils einem eigenen Stand vertreten. Dort informierten Projektmitarbeiter über hocheffiziente Umwälzpumpen und präsentierten
die Gewinner des Energy+ Wettbewerbs.
•
Durchführung eines Wettbewerbs sowohl für die effizientesten Umwälzpumpen
und Heizkessel mit dem geringsten Stromverbrauch als auch für die erfolgreichsten Marketingkampagnen zur
Unterstützung dieser Produkte.
Als zusätzlichen Anreiz für Hersteller
und Unterstützer hat das Projekt
einen Wettbewerb durchgeführt.
Eine hochrangige Jury ermittelte die
Preisträger und übergab die Energy+
Awards in einer öffentlichen
Feierstunde auf der Mostra
Convegno Messe in Mailand.
Weitere Information finden Sie auch auf der Internetseite www.energypluspumps.eu.
Kontakt:
Dr. Claus Barthel
Wuppertal Institut, Döppersberg 19, 42103 Wuppertal, Deutschland,
Tel. +49-202-2492-166
Email: claus.barthel@wupperinst.org
Das Projekt Energy+ Pumps wird im Rahmen des Intelligent-Energy-Europe Programms der
Europäischen Kommission durchgeführt. Energy+ Pumps Projektpartner sind: Deutschland –
Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie (Projekt Koordinator und zentraler Kontakt), –Deutsche
Energie-Agentur GmbH (dena), Österreich – A.E.A., Austrian Energy Agency; Italien – eERG,
Politecnico di Milano, Belgien – VITO, Flemish Institute for Technical Research, Griechenland –
CRES, Centre for Renewable Energy, Spanien – ESCAN S.A., Tschechische Republik – SEVEn,
Energy Efficiency Center; Finnland – MOTIVA, Energy Information Centre for Energy Efficiency and
Renewable Energy Sources, Frankreich – ADEME, French Agency for the Environment and Energy
Management, Schweiz – Arena. Weitere finanzielle Förderung: Deutsches Bundesministerium für
Wirtschaft und Technologie (BMWI), Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand und Energie des Landes
Nordrhein-Westfalen (MWME), Österreichisches Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft,
Umwelt- und Wasserwirtschaft (BMLFUW), Comunidad de Madrid und Ministry of Trade and Industry
in Finland.
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Industrieprogramm in Österreich
Konstantin Kulterer, Österreichische Energieagentur
Die Österreichischen Energieagentur betreut das Programm klima:aktiv energieeffiziente
betriebe, das Klimaschutzprogramm des Lebensministeriums. Dieses richtet sich mit seinen
Angeboten an alle produzierenden Industrie- und Gewerbebetriebe im gesamten Bundesgebiet. Zielgruppenorientierte Information und gezielte Beratung bilden dabei die Grundlagen
und sollen auf breiter Ebene ein Bewusstsein über Möglichkeiten zur Energieeinsparung im
eigenen Betrieb schaffen. Dazu werden in der Programmumsetzung folgende zwei Schwerpunkte gesetzt:
Marketingaktivitäten
Betriebe werden durch Marketing- und PR-Aktivitäten wie Folder, Newsletter, Best Practice
Beispiele und Veranstaltungen direkt über Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz und über konkrete Angebote des energieeffiziente betriebe Programms informiert. Beispiele für Aktivitäten sind neben der website www.eebetriebe.klimaaktiv.at:
Auszeichnungsveranstaltung
Durch die Organisation der ersten klima:aktiv Auszeichnungsveranstaltung für Betriebe mit
erfolgreich umgesetzten Effizienzmaßnahmen konnte im Jahr 2008 der direkte Kontakt zu
Betrieben deutlich erhöht und eine Einsparung von etwa 65 GWh Strom und Wärme nachgewiesen werden.
Zielvereinbarung
Mit Unterzeichnung der Zielvereinbarung verpflichtet sich das Unternehmen wirtschaftliche
Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz kontinuierlich umzusetzen. Sie können dafür
das klima:aktiv Logo nutzen und an der Auszeichnungsveranstaltung teilnehmen.
Benchmarking
Im Jahr 2008 wurde ein „Benchmarking simple“ Tool online gestellt, mit dem bereits 14
Branchen mit insgesamt 31 Subkategorien einen Online-Vergleich des spezifischen Energieverbrauchs mit dem Branchendurchschnitt durchführen können. Das Benchmarking-Tool ist
auf der Website www.energymanagement.at zugänglich. Diese Website enthält auch ein ELearningsystem zur Schritt-für-Schritt Implementierung von Energiemanagement.
Umsetzungsorientierte Beratung
Seit 2006 wurde eine Reihe von so genannten Protools entwickelt, die Energieberatern als
Werkzeug zur Analyse von Betrieben dienen. Diese reichen von einem umfassenden, ersten
Energiecheck zum Erkennen von Einsparpotenzialen mit einer Vielzahl von Technologiebeschreibungen, bis zu weitergehenden Beratungsinstrumenten für Technologieschwerpunkte
wie z.B. Druckluft und thermische Energieversorgung. Tools zur Implementierung von Energiemanagement runden dieses Angebot ab.
Mit den entwickelten Beratungsinstrumenten kann ein Berater

die Effizienzpotenziale des Produktionsbetriebes abschätzen. Dazu dient ein Excel
basiertes Erstcheck-Tool zur Abschätzung des Energieverbrauchs für alle Verbraucher und eine Beurteilung des Einsparpotenzials pro Technologie. Außerdem enthält
es technische Infoblätter zu allen relevanten Bereichen mit Hinweisen zu Einsparmaßnahmen. 2008 wurde außerdem ein Energie-Check Simpel mit den
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jeweils 10-20 wichtigsten Fragen zu allen relevanten Bereichen (von EDV, Beleuchtung über alle Motorsysteme bis zur Dampferzeugung) erstellt.
geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der Effizienz empfehlen (technologiespezifische Leitfäden für Druckluft, Prozesswärme, ab 2009 Pumpen und Ventilatoren)
einen standardisierten Beratungsbericht inklusive Aktionsplan verfassen und dem Betrieb die Möglichkeit zur Zielvereinbarung mit dem eeb Programm geben (Projektpartner-Logonutzung und Auszeichnung),
Maßnahmen zur Implementierung von Energiemanagement initiieren (EM-Handbuch)
und
auf Best Practice Beispiele und Benchmarks zurückgreifen.
Die Tools wurden in speziellen Workshops den Energieberatern der Bundesländer übermittelt und für ihre Beratungstätigkeit zur Verfügung gestellt.
Konzept Topmaßnahmen für Motorsysteme
Für erfolgreiche Beratungstätigkeit ist eine rasche, strukturierte Erhebung der wichtigsten
Kennzahlen wesentlich. Es können dabei unmöglich sämtliche Details einzelner Systeme
aufgenommen werden. Daher wurde ein Leitfaden zur raschen Bewertung der Top-7 Einsparmaßnahmen im Bereich Druckluft entwickelt, ab 2009 werden auch jene für Pumpenund Ventilatorsysteme erhältlich sein. 2008 wurden 30 Berater in einer eintägigen Schulung
gemeinsam mit Druckluftexperten mit dem Druckluftleitfaden vertraut gemacht. Sie erstellten
ein Fallbeispiel auf Basis eines standardisierten Berichts bei einem Ihrer Kunden. Ab 2009
sollen diese Detailberatungen für Pumpen- und Ventilatorsysteme ausgeweitet werden.
Standardisiertes thermisches Energieaudit
Im EU-Projekt EINSTEIN konnte erstmals ein thermisches Energieaudit entwickelt werden,
das den gesamten Auditprozess vom standardisierten Erhebungsformular bis zum Beratungsbericht vollständig mit Softwareunterstützung begleitet. Das Ziel liegt in der optimierten
Wärmebereitstellung unter Integration von erneuerbaren Energieträgern. Zu sämtlichen
Technologien wurden Dimensionierungshilfen eingebaut und eine wirtschaftliche Abschätzung der Maßnahmen ermöglicht.
Unterstützung durch Marktpartner
Fachliche und Markt-Unterstützung holt sich das klima:aktiv Programm energieeffiziente Betriebe durch kompetente Wirtschaftspartner aller wichtigen Bereiche. In gemeinsamen
Marktaktivitäten (Schulungen, Präsentationen, Presseaussendungen, Direkt - Mailings, usw.)
werden die Synergien zwischen den Produkten der Partnerfirmen und dem Effizienzprogramm ausgenützt. Beispiele für Partner sind Druckluftfachfirmen, Prozessoptimierer, Frequenzumrichter-Hersteller usw.
Weitere wichtige Partner der Österreichischen Energieagentur
Die Österreichische Energieagentur beteiligt sich im Auftrag des BMVIT am Motor Annex des
Implementing Agreements 4 E (Energy Efficient End Use Equipment) der Internationalen
Energieagentur. Hier soll gemeinsam mit anderen Ländern weltweit nach neuen Technologien, Standards, Messmethoden und Planungshilfen im Bereich effizienter Motorsysteme
geforscht werden.
Das Wirtschaftsministerium (BMWA) ist ein verlässlicher Partner bei der Identifizierung relevanter Akteure in Österreich, bei Veranstaltungen zum Thema Motoreffizienz und bei der
genauen Analyse von Marktdaten zum Einsatz effizienter Motorsysteme in Österreich.
Informationen unter: www.eebetriebe.klimaaktiv.at, Email an: eebetriebe@klimaaktiv.at
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Initiative EnergieEffizienz:
Effiziente Stromnutzung in Industrie und
Gewerbe.
Dr. Martin Streibel,
Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), Initiative EnergieEffizienz, Effiziente Stromnutzung in Industrie und Gewerbe.
Energiekosten sind für viele Unternehmen zu einer entscheidenden betriebswirtschaftlichen Größe geworden. Ein Großteil des Energieverbrauchs im produzierenden Gewerbe geht zulasten elektrisch angetriebener Systeme. Schlüsselt man den industriellen Stromverbrauch auf, zeigt sich, für welche dieser Technologien derzeit am meisten
Strom eingesetzt wird: Pumpen 30 Prozent, Kältekompressoren 14 Prozent, Ventilatoren 14 Prozent, Druckluft 10 Prozent und sonstige Anwendungen 32 Prozent. Die energetische Optimierung dieser Systeme ist eine effektive, aber in den Unternehmen
bislang zu wenig beachtete Möglichkeit, um die Energiekosten zu reduzieren.
Die Initiative EnergieEffizienz der Deutschen Energie-Agentur GmbH (dena) hat das
Ziel, einen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz und damit zur Reduktion der
Energiekosten in industriellen und gewerblichen Betrieben in Deutschland zu leisten.
Hierfür werden Stromanwender, Fachzielgruppen sowie Entscheidungsträger in Politik
und Gesellschaft über die Potenziale und Möglichkeiten von Energieeffizienzsteigerungen informiert und zur Durchführung von Energieeffizienzmaßnahmen motiviert. Die
Initiative EnergieEffizienz wird von der dena gemeinsam mit den Unternehmen EnBW,
E.ON, RWE und Vattenfall Europe getragen, sowie vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.
Die vielfältigen Angebote und Aktivitäten der Initiative EnergieEffizienz richten sich an
Industrie- und Gewerbeunternehmen aller Branchen, insbesondere kleine und mittlere
Unternehmen (KMU) und fördern einen wirtschaftlichen Umgang mit Energie. Dabei
stellt die Initiative EnergieEffizienz insbesondere die energetische Systemoptimierung
beim Einsatz Querschnittstechnologien in den Vordergrund, da deren branchenübergreifende Anwendung einen besonderen Hebel zur Erschließung der Energiesparpotenziale im produzierenden Gewerbe darstellt.
So hat beispielsweise die Kampagne „Energieeffiziente Systeme in Industrie und Gewerbe“ von 2005 bis 2008 Unternehmen bei der Steigerung der Energieeffizienz von
Pumpen- und Antriebssystemen unterstützt: Kostenlose Energieberatungen der Kam- 45 -
pagne konnten bei verschiedenen Unternehmen Einsparpotenziale von über 100.000
Euro pro Jahr aufzeigen. Im Durchschnitt konnten die Unternehmen die Stromkosten
für ihre Pumpen um zirka 30 Prozent senken.
Zu den Informationsangeboten zählen unter anderem Informationsmaterialien in verschiedenen Detaillierungsgraden, praxisnahe Internettools und zielgruppenspezifische
Veranstaltungen. Dabei steht stets der Lebenszykluskostenansatz im Mittelpunkt. Er
berücksichtigt bei der Rentabilitätsberechnung einer Neuinvestition nicht nur die einmaligen Kosten für den Erwerb der Anlage, sondern auch die Kosten, die über die Laufzeit
der Anlage entstehen. Auch relevante Förder- und Finanzierungsprogramme zur Umsetzung von Energieeffizienzsteigerung im Unternehmen werden vorgestellt. Hier kooperiert die dena beispielsweise mit dem Sonderfonds „Energieeffizienz in KMU“ der
KfW.
Der Sonderfonds „Energieeffizienz in KMU“ bietet kleinen und mittleren Unternehmen
finanzielle Unterstützung sowohl bei der Finanzierung von Energieberatungen durch
externe Berater (Initial- und Detailberatung), als auch bei Investitionen zur Umsetzung
von Energieeffizienzmaßnahmen.
Besonderen Wert legt die dena auf die Präsentation erfolgreicher Energieeffizienzprojekte aus Unternehmen, die zum Nachahmen anregen. In diesem Kontext verleiht sie
jährlich den „Energy Efficiency Award“ an innovative Unternehmen für herausragende
Energieeffizienzmaßnahmen. Alle Angebote für Industrie und Gewerbe werden auf der
Informationsplattform www.industrie-energieeffizienz.de bereitgestellt.
- 46 -
Better Pumps –
Energy savings potentials with high efficiency pumping
Dipl.- Phys. Markus Teepe
WILO SE - Nortkirchenstrasse 100 - 44263 Dortmund - Germany, markus.teepe@wilo.de
Introduction
Approximately 40% of primary energy use in Europe accounts for private and commercial buildings[TREN]. Up to 80% of this is used for heating and air conditioning. Knowledge, awareness and/or
habits of the majority of the people living or working in these buildings prevent to access most of today's possible energy saving potentials in this sector.
With introduction of several energy saving household appliances people simply can 'buy efficiency' in
a product. With permanent magnet motor driven heating circulators in 2001 a milestone for energy
savings in heat distribution of buildings had been reached. In the following years several developments with optimized hydraulic performance were introduced covering step by step the complete
range of standard heating circulators in private and small commercial buildings and saving electric
energy buy simply applying the product.
In 2004 under the roof of Europump, the Association of European Pump Manufacturers, a voluntary
agreement for energy efficiency class labelling has been started by several companies participating in
the stand alone circulator market. In the following years the list of participants grew to 12 European
companies.
Europump publishes yearly sales figure shares of the different A to G classes in the European market
(see figure 1).
60
50
40
30
20
10
0
A
B
C
D
E
F
G
2006
5
40,2
35,4
17,7
1,3
0,3
0,1
2005
2,6
17
39,8
40,2
0,8
0,1
0
2004
1,6
3,3
41,3
52,8
0,8
0,2
0
(Figure 1: Annual sales of energy class labelled circulators [%])
In only two years the annual sales of B and A class circulators strongly raised. Approximately 6,5 Mio
Stand Alone Circulators are sold every year. It is expected that about 65 Mio Stand Alone Circulators
are installed in Europe of which, due to the long life time of heating circulators, 6.5% have been exchanged or newly installed as class B or A up to the year 2006. Figures for 2007 are not available yet
but are expected to be higher moving to A Class labelled products as a trend. This development will
even be accelerated by legislative measures resulting from the ongoing initiative for the Energy using
products directive 2005/32/EC.
Energy saving potential of high efficiency heating circulators
An independent test institutes in Germany[StiWa] calculated the reduction of electric energy consumption
in average private houses by using a high efficiency heating circulator down to a tenth of the usual
consumption when a standard heating circulator is applied to the system (see figure 2).
All in all studies show that the potential of electric energy saving is 17.9 TWh[AEA] per year after changing the installed stock of stand alone circulators completely to Class A all over Europe.
- 47 -
The next step in high efficiency pumping will be
bigger pump units ('dry runners') with high efficiency permanent magnet motors in the range up
to ~7 kW[MOT] which will be applied to big commercial and public buildings for heating and air
conditioning.
(Figure 2: energy consumption of diff. appliances
in private households)
Decentralised Heating Circulators – a system based approach
A newly approach for not only saving electricity but also primary heating energy will be commercially
launched in Germany march 2009. It is the idea of small pumps overtaking the function and replacing
thermostatic valves directly installed to the radiator and hence sold as a product (set) but changing the
complete system of heating in buildings.
Central Pump
Energy saving potential
Decentralised Pump
120
°C
end-use energy [%]
100
°C
-20%
80
60
40
20
Supplyheating
(Thermostatic Valve Control)
Demandheating
(Dec. Pump Control)
0
Therm ostatic Valve
Control
Decentralised Pum p
System
(Figure 3: centralised and decentralised pumping and its energy saving potential)
Energy Savings achievable through a decentralised pump system for heating mainly results from a
precise room temperature control, the room wise intermittent operation, the demand-controlled supply
temperature and the automatic hydraulic balancing[VDI]. A high heating comfort helps to keep user influence as small as needed. It has been shown in several studies that an end-use energy savings
potential of 20% is achievable[HLH] and has been realised in standard test houses also. An even higher
saving potential in percent is expected to be realised in modern low energy houses.
Conclusions
Despite from insulation of the house its heating (and air conditioning) system installed is a good resource for energy savings itself. Heating installations equipped with high efficiency stand alone circulators completely in Europe leads to electric energy savings of 17.9TWh. Changing such heating installations to systems with decentralised controlled pumps an even higher overall primary energy savings
of 20% is achievable.
Literature and References
[TREN]
[StiWa]
[AEA]
[VDI]
[HLH]
[MOT]
- "Energy use in buildings"; ManagEnergy Sectoral Information Kits; European Communities, 2007
- "Sparen beim Pumpen"; test 9/2007 p76-79; Stiftung Warentest; 10785 Berlin; Germany
-"Lot 11- Water Pumps (in commercial buildings, drinking water pumping, food industry, agriculture)"; Report to
European Commission; Issue Number 5; February 2008; United Kingdom
- "Das Dezentrale Pumpensystem" VDI-Jahrbuch; 20. Jahrgang, August 2008; Verein Deutscher Ingenieure; VDIGesellschaft Bautechnik (VDI-Bau); ISBN 978-3-18-40 1660-9; Germany
- "Visionen werden wahr: Von der Angebots- zur Bedarfsheizung"; HLH Bd. 58; Sonderdruck aus Ausgabe
9/2007; Springer VDI-Verlag; Germany
- " Wirtschaftlichkeit, Anwendungen und Grenzen von effizienten Permanent-Magnet Motoren - Schlussbericht";
Bundesamt für Energie BFE - Forschungsprogramm Elektrizität; www.energieforschung.ch; 30. Juni 2006; Switzerland
- 48 -
Motor Summit 2008
_________________________________________________________________________________________
Uwe Sigloch, ebm-papst, Bretzfeld Deutschland
Energieeffiziente Ventilatoren – Eigenschaften und Anwendungen
Energieeffizienz ist wichtiger denn je. Kann doch durch den Einsatz effizienter Produkte, ohne unsere Ansprüche hinsichtlich Komfort
und Wohlbefinden zurückzunehmen, ein deutlicher Beitrag zur Senkung der CO2 Emissionen erreicht werden. Gemäß einer Studie
des Fraunhofer Instituts kann bis 2020, entsprechende Maßnahmen vorausgesetzt, bei Ventilatoren in Nicht-Wohngebäuden über
50TWh/a eingespart werden. Dies ist unter anderem Dank innovativerTechnologien im Ventilatorenbau möglich.
Im allgemeinen Sprachgebrauch sind Ventilatoren lediglich die Einheiten, welche direkt mit dem Transport der Luft zu tun haben. Bei
ebm-papst bestehen Ventilatoren aus mindestens AC* Motor plus Strömungsmaschine, in der Idealkonfiguration aber aus EC** Motor
plus Strömungsmaschine plus Steuerelektronik. (Bild 1)
Eingangsleistung P1
Luftleistung p*V
P1 =
ηElectronik
V ⋅ Δp
η gesamt
ηVent
ηMotor
ηgesamt
Bild 1: Gesamtwirkungsgrad einer Strömungsmaschine mit EC Motor
Ziel ist es die Ventilatoreinheit so zu optimieren, dass alle Funktionseinheiten den bestmöglichen Einzelwirkungsgrad aufweisen. Das
Produkt aus den Einzelwirkungsgraden ergibt den Gesamtwirkungsgrad und ist dann als Ganzes ideal wenn die Einzelkomponenten
auch aufeinander abgestimmt sind.
EC Motortechnik
Der EC Motor ist technologiebedingt immer mit einer Steuerelektronik ausgestattet. Diese wird benötigt um die Statorwicklung immer
dann zu bestromen, wenn der mit Permanentmagneten bestückte Rotor relativ zum Stator eine bestimmte Position eingenommen hat.
Die Positionserkennung wird entweder sensorlos über den Motorstrom oder über eingebaute Hall-Sensoren erreicht. Dies hat zur
Folge, dass der Rotor synchron mit dem Stator-Drehfeld umläuft, also ohne Schlupfverluste. Weniger Schlupfverluste, geringere
bauartbedingte Eisen- und Kupferverluste von EC Motoren im Vergleich zu AC Motoren resultieren in höheren Motorwirkungsgraden
bei EC Motoren. (Bild 2)
Bild 2: Effizienzklassen von IEC Normmotoren im Vergleich zu Wirkungsgraden von EC Motoren
*AC Motor: Asynchronmotor
**EC Motor: Netzgespeister elektronisch kommutierter Gleichstrommotor (BLDC)
- 49 -
Motor Summit 2008
_________________________________________________________________________________________
Uwe Sigloch, ebm-papst, Bretzfeld Deutschland
EC Ventilatoren
Ein weiterer Vorteil eines Ventilators mit EC Motor ist der über den gesamten Leistungsbereich hohe Wirkungsgrad. Dieser Effekt ist
vor allem bei Anwendungen mit quadratischem Lastmoment, wie es bei Ventilatoren der Fall ist, von Bedeutung.
Beispiel: Wird im Betrieb nur noch die halbe Auslegungsluftmenge benötigt, wird der Ventilator auf die halbe Nenndrehzahl
zurückgeregelt. Dabei wird der Motor nur mit etwa einem Achtel der Nennbelastung beaufschlagt. Bei EC Motoren bleibt der
Motorwirkungsgrad bei Teillast und somit der Ventilatorwirkungsgrad auf ähnlich hohem Niveau wie bei Nennlast. (Bild 3)
Wirkungsgrad 65%
Leistungsaufnahme 2850W
Wirkungsgrad 58%
4000
8000
Bild 3: Wirkungsgard eines Radialventilators bei Nenn- und Teillast
Ventilatorauswahl
Setzt man effiziente Komponenten ein, muss das Umfeld – die Installation – ebenfalls effizient gestaltet sein. Nur dadurch wird die
Gesamtanlage auch die gewünschte Gesamteffizienz aufweisen. Zuerst ist basierend auf den zu erwartenden Betriebszustände und
den vorhandenen Einbaugegebenheiten der geeignetste Ventilator auszuwählen. Klassisch geschieht dies über die geforderte
Luftmenge und den daraus abgeleiteten Druckverlust. In Bild 4 ist dargestellt, welche Auswirkung ein falsch ausgewählter Ventilator
hinsichtlich Leistungsaufnahme aufweisen kann.
Bild 4: Leistungsaufnahme verschiedener Ventilatoren bei identischem Betriebspunkt
Grundsätzlich gilt: Hocheffiziente Komponenten sind Grundvoraussetzung für energieeffiziente Geräte und Anlagen. Beachtet werden
muss aber, dass diese Komponenten in die Geräte und Anlagen so eingebunden werden, dass ein optimaler Betrieb erreicht wird.
Hierzu ist der Dialog zwischen Komponenten- und Geräte-/Anlagenersteller bereits in einer frühen Planungsphase erforderlich.
Organisation:
ebm-papst Mulfingen GmbH&Co.KG 74673 Mulfingen
Autor:
Uwe Sigloch, Gebr.-Grimm-Str.11, 74626 Bretzfeld
- 50 -
Forschungsprogramm Elektrizitätstechnologien und -anwendungen
Energieeffizienz und Motoren: Forschungsaktivitäten
Roland Brüniger, Ottenbach, Zürich
Der Gesamtverbrauch der motorischen Antriebe und Antriebssysteme wird in der Schweiz auf etwa
45% geschätzt, was in absoluten Zahlen etwa 26´000 GWh/Jahr entspricht. Das durchschnittliche
Einsparpotential liegt in der Grössenordnung von über 20%, bzw. 5‘000 GWh/Jahr. Im Rahmen einer
umfassenden Studie wurde 2006 die Industrie auf das motorische Einsparpotential hin untersucht.
Diese Arbeiten haben ergeben, dass in der schweizerischen Industrie mehr als 2 Millionen Elektromotoren mit energetisch relevanten Laufzeiten und Leistungen installiert sind, welche zusammen jährlich
mehr als 12'000 GWh Strom verbrauchen. Tatsächlich besteht für die Industrie ein wirtschaftliches
Sparpotenzial in der Grössenordnung von schätzungsweise 15 Prozent oder rund 2´000 GWh/Jahr.
Elektrische Motoren müssen immer im Zusammenhang mit dem gesamten Antriebssystem betrachtet
werden. Zwar wird die elektrische Energie primär vom eingesetzten Motor verbraucht, doch erst eine
Betrachtung im Gesamtzusammenhang lässt Rückschlüsse über einen effizienten Einsatz zu. Aspekte
wie Einsatz (Laufzeit, Auslastung, Lebensdauer, Wirkungsgrad, etc.), Miteinbezug von erforderlichen
Zusatzgeräten (Getriebe, Drossel, Transmissionsriemen, Drehzahlregulierung, Spannungs- und
Stromrichter, etc.) sowie die mit dem Antrieb letztendlich gewünschte Effizienz als Gesamtsystem sind
bestimmende Faktoren. Die Verwendung von effizienten Motoren ist zwar wichtig, aber von Bedeutung ist vor allem, dass die anzutreibenden Pumpen-, Ventilations-, Kompressions- und AntriebsSysteme im entsprechenden Prozess/Verfahren als Gesamtsystem ihre Aufgabe effizient erfüllen
können.
Die übergeordnete, Zielsetzung der Forschungsaktivitäten im Bereich Motoren/Antriebe liegt darin,
Grundlagen zu schaffen, damit möglichst viel des geschätzten Einsparpotentials von 5´000 GWh/Jahr
umgesetzt wird. Um einen möglichst grossen Multiplikationseffekt zu erzielen, wird dabei versucht,
einerseits die Effizienz von Standardtechnologien zu erhöhen und anderseits in systemorientierten
Ansätzen die gesamten motorischen Prozesse mit der Industrie anzugehen. Beispielhaft sei erwähnt,
dass mit dem Einsatz von Permanentmagnet-Motoren (PM-Motoren) anstelle von Asynchronmotoren
ein Einsparpotential von 75 GWh/Jahr und mit dem Nutzen einer neuartigen Ansteuerung für alle bestehenden Schrittmotoren weitere 100 GWh/Jahr realisiert werden könnten. Mit internationalen Projekten und Zusammenarbeiten (z.B. im Bereich der IEA, Internationalen Energie Agentur) wird ferner
sichergestellt, dass die Wissensbeschaffung und der Wissenstransfer über die Grenzen hinaus gewährleistet wird.
Nachfolgend sind die Zielsetzungen des BFE-Forschungsprogramms im Bereich Motoren/Antriebe
zusammengefasst: Zielsetzungen:
- Optimierung von in sich definierten Antriebssystemen
- Effizienzprojekte mit der Industrie zum Nachweis der Wirtschaftlichkeit
- Technische Innovationen zur Effizienzverbesserung
- Systemerkenntnisse und Auslege-Tool für die Umsetzung
- Grundlagen für Wissensvermittlung in der Ausbildung
- Internationale Kooperationen
R. Brüniger AG
Zwillikerstrasse 8, CH – 8913 Ottenbach
Tel. 044 760 00 66, Fax 044 760 00 68
E-Mail: roland.brueniger@r-brueniger-ag.ch
www.electricity-research.ch
- 51 -
Sektion Energieeffizienz
Energieeffizienz und Motoren: politische Umsetzung
Felix Frey, dipl. Elektroing. ETH, Bereichsleiter
Ausgangslage und Grundlage für die politische Umsetzung sind die Erkenntnisse und Ergebnisse aus
der Elektrizitätsforschung des BFE. Zu Beginn des Programms EnergieSchweiz anfangs 2001 war
beim Elektrizitätsverbrauch und speziell bei den Elektrogeräten das Zielpublikum in erster Linie die
ganze Schweizer Bevölkerung. Für Industrie und Dienstleistungen standen die CO2-Emissionen im
Fokus.
Aufgrund der klaren Zahlen von Forschungsergebnissen ist für die zweite Etappe von EnergieSchweiz
ab 2006 die Energieeffizienz der elektrischen Antriebe ebenfalls zum Thema geworden, dies als Teil
des gesamten Bereichs Elektrogeräte. Der Motor Summit präsentiert und dokumentiert nun bereits
zum zweiten Mal auch einen Teil dieser politischen Umsetzung.
Für die Umsetzung sind mehrere Wege möglich. Am meisten Erfolg verspricht in der Regel die Kombination von verschiedenen Ansätzen. Die wichtigsten Stichworte dazu sind: Zusammenarbeit von
Forschung und Umsetzung; Wissensvermittlung durch Information, Beratung und Ausbildung; internationale Zusammenarbeit aber auch Mindestanforderungen an Motoren als Vorschrift.
Erste grössere Aktivität zum Thema, die auch die Öffentlichkeit wahrnahm, war im Programm EnergieSchweiz die Druckluft Kampagne. Zusammen mit den neun wichtigsten Unternehmen der Druckluftbranche sind einheitliche Informationen und Anleitungen für bessere Energieeffizienz von Druckluftanlagen ausgearbeitet worden. Wichtigster Kommunikationsweg sind die Kundenberater dieser
neun Unternehmen. Die Energieagentur der Wirtschaft und der Informationsträger Internet bilden
wichtige Ergänzungen.
Die Basis für die weitere Themenauswahl haben wir im Forschungsprogramm Elektrizitätstechnologien und -anwendungen erarbeitet. Am meisten Erfolg versprechen: Beratung, Bildung und mit gutem
Beispiel vorangehen der öffentlichen Hand. Für die Aus- und Weiterbildung hat die Forschung ebenfalls erste Grundlagen bereit gestellt.
Das Segment Information- und Beratung wird durch S.A.F.E. unter dem Titel topmotors aufgebaut und
bearbeitet. Ich halte mich hier - entgegen dem Gewicht im Gesamtkontext - kurz, da dieser Titel den
roten Faden durch die Tagung zieht, die selbst auch Teil davon ist.
Zum Schluss komme ich auf die hoheitlichen Massnahmen in Form von Mindestvorschriften. Sie ergänzen die freiwilligen Massnahmen am unteren Rand der Effizienz. Ab 2010 soll IE1 der Mindeststandard sein, er betrifft in der Schweiz vorwiegend Einbaumotoren. Voraussichtlich zwei Jahre später
soll dann IE2, hoffentlich im Einklang mit dem übrigen Europa, Minimalstandard werden.
Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr,
Energie und Kommunikation UVEK
Bereich Elektrogeräte
Postadresse: 3003 Bern
felix.frey@bfe.admin.ch
www.bfe.admin.ch www.druckluft.ch
- 52 -
Topmotors-Pilotprojekte:
Mit der EnAW zur Optimierung von Industriebetrieben
Thomas Stetter
Energie-Agentur der Wirtschaft
c/o First Climate (Schweiz) AG, Stauffacherstrasse 45, 8004 Zürich
Die tragenden Verbände der Schweizer Wirtschaft gründeten 1999 die Energie-Agentur der
Wirtschaft. Als Dienstleistungsplattform für Unternehmen steht sie für die partnerschaftliche
Zusammenarbeit zwischen Staat und Wirtschaft zur Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele.
Sie setzt sich für eine CO2-Emissionsreduktion und die Steigerung der Energieeffizienz unter
Ausschöpfung wirtschaftlich rentabler Massnahmen ein. Die Energie-Agentur der Wirtschaft
(EnAW) hat zur Umsetzung ihrer Ziele auch einen Leistungsauftrag des Bundes erhalten.
Der Hauptfokus ihrer Tätigkeit gilt dem Industrie-, Gewerbe- und Dienstleistungssektor.
Zum jetzigen Zeitpunkt bestehen ca. 67 Arbeitsgruppen im Energie-Modell und 10 im
Benchmark-Modell. Darin eingefasst sind bereits über 1400 Unternehmen. Die Zahl der Mitgliedsunternehmen ist wachsend.
Topmotors
Elektrische Antriebe machen im Industriebereich häufig ca. 70% des elektrischen
Verbrauchs aus. Mit effizienteren Motoren und optimiertem Betrieb kann der Verbrauch mit
wirtschaftlichen Massnahmen häufig um 20% bis 30% vermindert werden – ein (noch) brachliegendes Potenzial. Das Projekt Topmotors zielt auf dieses Potenzial und will den Energieverbrauch von Elektromotoren und Antriebssystemen in der Industrie, bei Infrastrukturprojekten und in grossen Gebäuden durch wirtschaftliche Massnahmen vermindern.
Pilotprojekt
Sich gut ergänzend haben EnAW und Topmotors im Januar 2008 beschlossen, gemeinsam
ein Pilotprojekt durchzuführen, um die Möglichkeiten zur Motorenoptimierung in der Wirtschaft zu testen. Hierzu wurde folgendes Vorgehenskonzept unter Einsatz jeweils geeigneter
Software-Tools definiert:
•
Vorbereitung
Zur Vorbereitung werden der Gesamtstromverbrauch, die Anzahl Schichten und der
Anteil Büroarbeitsplätze in einem Betrieb erfasst und die Grössenordnung des Einsparpotenzials wird abgeschätzt. Hierzu wird die Software SOTEA (Softwaretool für
energieeffiziente Antriebe) eingesetzt.
- 53 -
•
Grobanalyse (Motor-Check Schritt 1)
Eine Grobanalyse nach dem ersten Betriebsrundgang zeigt auf, wie dringend Massnahmen zur Effizienzverbesserung sind. Für die Grobanalyse werden die MotorenDaten in der ILI, der intelligenten Motoren-Liste, erfasst und es werden Gesamtverbrauch sowie Lastgang der Firma ermittelt. Anhand der ILI können Prioritäten gesetzt und das Potenzial für die Durchführung der Feinanalyse kann abgeschätzt werden. Als direkter Nutzen können die wenigen Motoren mit hohem Einsparpotenzial,
bei denen ein sofortiger Ersatz bzw. eine genauere Analyse der Gesamtanlage angezeigt erscheint, identifiziert werden.
•
Feinanalyse mit Investitionsplan und präventivem Unterhaltskonzept (Motor-Check
Schritt 2)
Die anschliessende Feinanalyse überprüft die Antriebe nach einer Messkampagne im
Detail. Das Resultat sind ein Investitionsplan mit Kosten-/Nutzenanalyse für einzelne
Massnahmen und ein präventives Unterhaltskonzept.
Erste Erfahrungen
Noch befindet sich das Pilotprojekt in der Bearbeitungsphase und soll im Frühjahr 2009 abgeschlossen werden. Die folgenden Erfahrungen lassen sich im Sinne erster Puzzle-Steine
zusammenfassen:
•
Das theoretisch häufig prognostizierte Reduktionspotenzial von 20 - 30% des Elektrizitätsverbrauchs lässt sich in der Vorbereitungsphase häufig bestätigen.
•
Die Betriebsweise des Motors ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit seines Ersatzes. Häufig sind die Anzahl Schichten pro Betrieb hierfür ein wichtiges Indiz.
•
Der Trend zum Einbau von Motoren in grössere Aggregate und Anlagen hält an. Bei
diesen fühlt sich der Betreiber oft überfordert mit punktuellen Eingriffen.
Æ Bei der Beschaffung können die grössten Effizienzgewinne erzielt werden
Æ Lebenszykluskosten-Betrachtungen bei der Beschaffung sind entscheidend
Æ Anlagenlieferanten stellen ein wichtiges Zielpublikum bei der Motorenoptimierung
dar
•
Je nach Qualifikation des Unterhaltspersonals, seiner Messausrüstung sowie der
vorhandenen Motorendokumentation ist der Aufwand für die Grobanalyse grösser als
erwartet.
•
In der Feinanalyse ist die Umsetzung eines professionellen Messkonzeptes als
Grundlage für Investitionsplan und Unterhaltkonzept von grosser Bedeutung.
Ausblick und weiteres Vorgehen
Von den rund 10 Unternehmen, welche momentan im Rahmen der Grobanalyse untersucht
werden, werden noch in diesem Jahr 3 - 5 mit dem grössten Potenzial für die Feinanalyse
ausgewählt. Diese wird bis im Frühjahr 2009 durchgeführt und mit Investitionsplan und Unterhaltskonzept abgeschlossen. Auf der Basis der bis dann gesammelten Erfahrungen wird
die EnAW entscheiden, ob sie dieses Programm bei ihren rund 1'400 Mitgliedsunternehmen
via ihre Moderatoren lancieren wird.
- 54 -
Software Tools für Strategen und Betriebsfachleute
Thomas Heldstab
Schaffhauserstrasse 34, CH 8006 Zürich, 044 750 60 80
thomas.heldstab@topmotors.ch www.topmotors.ch
Um Energieeffizienz im Antrieb umzusetzen, bedarf es entsprechender Hilfsmittel. Topmotors
hat die bereits vorhandenen Tools einer eingehenden Analyse unterzogen. Diese können in die
Typen Strategische Beurteilung, Datenbank, Lebenszykluskosten Tool und Engineering
unterteilt werden. Die Software Review hat ergeben, dass für die Zielpuplika Management und
Betriebsfachleute ein Entwicklungsbedarf besteht, weil die untersuchten Tools mehrheitlich nur
von spezialisierten Antriebsfachleuten eingesetzt werden können.
Topmotors führt die Effizienzanalyse nach dem allgemein anerkannten Muster Top-Down und
Bottom-Up durch. Für die Top-Down Analyse wurde das auf Excel basierendes Tool SOTEA
(Software Tool für effiziente Antriebe) entwickelt. Damit lässt sich mit wenigen betrieblichen
Kenndaten und den Stromkosten das Potenzial zur Energieeinsparung in einem Industrie- oder
Gewerbebetrieb ermitteln. SOTEA liefert dem Management eine rasche und einfache
Entscheidungsgrundlage, ob weitere Untersuchungen gewinnversprechend sind. Die
Berechnungen basieren auf hinterlegten Referenzanlagen (Musterverteilung für diverse
Branchen), auf einer hinterlegten Preisbasis (Motoren, Frequenzumrichter und Installation)
sowie auf der aktuellen Norm IEC 60034-30:2008. Weiter werden zur Berechnung diverse
Benutzerannahmen getroffen u.a. Ersatzschema Motoren und Frequenzumrichter. Neben vielen
anderen berechneten Grössen sind natürlich die Grössen „Ersatzinvestition zur Realisierung
des Effizienzpotentials“ und „Payback-Zeit zur Realisierung des Effizienzpotentials“ von
grösstem Interesse. SOTEA liegt aktuell in der Beta-Version (Testversion) vor. Untenstehend ist
ein kleiner Auszug aus dem Programmprotokoll sowie eine grafische Übersicht eines typischen
Industriebetriebs aufgeführt.
Effektiver Elektrizitätsverbrauch der Antriebe
Anteil effektiver Elektrizitätsverbrauch der Antriebe
Anteil zu erneuernde Motoren
Anteil Motoren mit FU
Verbesserter Elektrizitätsverbrauch der Antriebe
Effizienzpotential (Energie)
Effizienzpotential (in Franken)
Effizienzpotential (in Prozent)
Ersatzinvestition zur Realisierung des Effizienzpotentials
Payback-Zeit zur Realisierung des Effizienzpotentials
9'475'300
94.8
86.0
60.0
7'173'937
2'301'363
207'123
24.3
420'631
2.0
Topmotors SOTEA
10'000'000
[kWh/a]
9'000'000
8'000'000
9'475'300
Effektiver Elektrizitätsverbrauch
der Antriebe
7'173'937
7'000'000
6'000'000
5'000'000
4'000'000
3'000'000
2'000'000
Verbesserter
Elektrizitätsverbrauch der
Antriebe
2'301'363
Effizienzpotential (Energie)
1'000'000
0
Summen pro Jahr
- 55 -
[kWh/a]
[%]
[%]
[%]
[kWh/a]
[kWh/a]
[CHF/a]
[%]
[CHF]
[a]
Nach der Durchführung der Potentialanalyse mit SOTEA geht es darum, den Motorenpark einer
genaueren Überprüfung zu unterziehen. Dazu dient die von topmotors entwickelte Software ILI.
Das auf Excel basierende Tool „Intelligente Motorenliste“ ILI dient der Grobanalyse des
bestehenden Motorenparks im Hinblick auf Energieeffizienz und zeigt Schwachstellen und
Verbesserungspotentiale im Sinne eines Bottom-Up Approaches auf. Beim Design des Tools ist
darauf geachtet worden, dass nur einfach erhältliche Daten eingegeben werden müssen. Die
wichtigsten Eingabegrössen sind:

Alter des Motors (Jahrzahl auf Typenschild)
Nennleistung (kW auf Typenschild)
Betriebsstunden (Schätzung der Stunden pro Jahr durch Betriebspersonal)
Anwendungstyp (Pumpe, Ventilator, Kompressor, Förderanlage, etc.;
Frequenzumrichter vorhanden)
Die Berechnungen von ILI beruhen wie von SOTEA u.a. auf der aktuellen Norm IEC 6003430:2008, die hinterlegten Benutzerannahmen können nach Bedarf angepasst werden. ILI ist
zeilenbasiert und liefert für jeden Motor eine Aussage über das weitere Vorgehen im Sinne
einer Triage sowie wichtige Kenngrössen wie Verbrauch effektiv oder das Reduktionspotential
über einen Lebenszyklus.
Verbrauch
Verbrauch
ReduktionsReduktionseffektiv
optimiert
potential
potential
[kWh/a]
[kWh/a]
[kWh/a]
[CHF/LZ]
unbedingt überprüfen
21'363
19'091
2'272
3'562
9'094
7'726
1'369
2'078
12'014
10'409
1'605
2'457
genauer überprüfen
41'830
39'316
2'514
4'876
keine Vorkehrungen nötig
2'836
2'759
77
116
Dringlichkeitskategorien
Darüber hinaus werden auch summarische Aussagen über den Gesamtbestand der
Antriebsmotoren gemacht. Besonders interessant ist dabei die untenstehende
Zusammenfassung. Diese zeigt auf, mit wie viel Motorenersatzleistungen (die älteren Motoren
werden durch neue IE3 Motoren ersetzt) welcher Anteil des errechneten Einsparpotentials
erreicht werden kann. Oft ist das Ergebnis erstaunlich. Im vorliegenden Fall zeigt es sich, dass
die Hälfte des Einsparpotentials mit nur 7 Motoren erreicht werden kann. Somit werden auch die
notwendigen Massnahmen und die entsprechenden Ersatzinvestitionen sehr schnell mit einer
guten Genauigkeit abschätzbar.
Motoren Stück
Beste 10%
Bester Drittel
Hälfte
Alle
Leistung
kW
1
5
7
74
120
464
614
1'418
Elt. verbrauch
Einsparpotenzial
kWh/a
CHF/LC
393'753
50'817
1'879'020
180'557
2'579'213
253'540
4'682'757
468'306
Nach der Durchführung der Grobanalyse mit ILI weiss der Betreiber also mit wenig Aufwand, wo
es sich lohnt, den Hebel anzusetzen. Neben den gewonnen Erkenntnissen kann die ILI auch für
die kontinuierliche Optimierung der Motoren verwendet werden.
ILI und SOTEA konnten in der Praxis bereits mehrfach erfolgreich eingesetzt werden. Dabei
wurden einige weitere Optimierungspotentiale erkannt. Beide Softwaren können von der
Website topmotors kostenlos heruntergeladen werden.
- 56 -
Motor-Checks bei EKZ Kunden
Jürg Nipkow, S.A.F.E., Zürich
Pilotprojekte sind wichtig!
Die Durchführung und Auswertung von Pilotprojekten ist eine wichtige Phase zur Erprobung
und Optimierung von Vorgehensmethoden. Auch der Motor Check – die TopmotorsMethodik zur optimalen Beratung von Industriebetrieben beim Thema Energieeffizienz von
elektrischen Antrieben – wird mittels Pilotprojekten optimiert. Im Rahmen der Zusammenarbeit von S.A.F.E./Topmotors mit EKZ (Elektrizitätswerke des Kantons Zürich) konnten mehrere Gewerbe- bzw. Industriekunden des EKZ für ein Pilotprojekt gewonnen werden. Tabelle
1 zeigt eine Übersicht der bisher behandelten Pilotprojekte.
GWh/a
Motoren
Anzahl
Motoren
> 1 kW
grösste
Motoren,
kW
Kontakt
durch
0.4
150
70
EKZ
Anwendungen
Ventilatoren, Kältekompressoren, Transport, spez. Maschinen
Abwasserreinigungsanlage
2
50
80
EKZ
Pumpen, Gebläse
KunststoffspritzgussWerk
8
> 300
90
EnAW
Wasserversorgung
3.4
50
560
EKZ
Kalkfabrik
10
80
120
EnAW
SchokoladeHerstellung
3.5
330
110
EnAW
Getreidezentrum
Spez. Maschinen, Druckluft,
Kältekompressoren
Pumpen, Entfeuchter (Kompressoren)
Gebläse, Mahlwerk, Transport
Conchen (Walzen), Kältekompressoren, Pumpen, Ventilatoren
Motor Check: Untersuchungsmethodik
Managementebene
• Kontaktaufnahme mit Betrieb über Vermittler (EKZ, EnAW etc.)
• Motivation/Information Geschäftsleitung/technischer Dienst mit dem PC-Tool
„SOTEA“ (erster Überblick Sparpotenzial)
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Pilotstudie Getreidezentrum
Relativ kleiner Elektrizitätsverbrauch, saisonaler Betrieb, wenig Betriebsstunden, keine Motorenliste vorhanden. Was haben wir gelernt:
• Der Betrieb ist zu klein für einen Motor Check
• Kaum wirtschaftliche Massnahmen wegen kleiner Betriebsstundenzahl der Antriebe.
Pilotstudie Abwasserreinigungsanlage (ARA)
Die Anlage enthält ein eigenes BHKW (Stromerzeugung) sowie eine Wärmepumpe für Fernheizung; d.h. der Gesamt-Elektrizitätsverbrauch sowie der
Lastgang sind für die Motoren nicht aussagekräftig. Dies macht die Analyse
aufwändiger. Wegen der kürzlich (2005) erfolgten Gesamterneuerung gibt es
nur wenige alte Motoren, jedoch (zu) viele Motoren mit Frequenzumrichter.
Beim weiteren Vorgehen stehen betriebliche Massnahmen im Vordergrund:
• Optimierung der Pumpen-Umschaltung, insbesondere Rohwasser-Hebepumpen
• Optimierung des Frequenzumrichter-Einsatzes, Planungsgrundlagen 2005 analysieren
• Lastmanagement: teure Leistungsspitzen könnten vermindert werden
Pilotstudie Kunststoffspritzguss-Werk
Haupt-Elektrizitätsverbraucher der Fabrik sind Kunststoffspritzguss-Maschinen sowie die
dafür erforderlichen Kälte- und Druckluftversorgungen. Die Maschinen brauchen Elektrizität
vor allem für den Hydraulikmotor und die Heizung zum Kunststoff schmelzen; die Aufteilung
ist in der Feinanalyse zu ermitteln. Die in den Maschinen eingebauten Hydraulikmotoren laufen je nach gerade hergestelltem Produkt auf Teillast bis unter 25% mit entsprechend tiefem
Wirkungsgrad. Weil sie zur Maschine gehören (OEM), ist ein Austausch nicht ohne weiteres
möglich. Für das weitere Vorgehen ist zuerst eine Feinanalyse mit weiteren Messungen erforderlich. Beträchtliches Optimierungspotenzial wird bei den Infrastruktur-Anlagen (Druckluft, zentrale Kühlung für Maschinen) vermutet.
Pilotstudie Wasserversorgung
Die Gruppenwasserversorgung Zürcher Oberland hat als Energieverbraucher
zwei Pumpwerke und eine Filteranlage. Versorgungstechnisch und hygienebedingt ergeben sich extreme Lastgänge und hohe Spitzenlasten, was auch
entsprechende hohe Leistungskosten verursacht. Den grössten Teil des Elektrizitätsverbrauchs beanspruchen die Rohwasserpumpen mit 300…560 kW
Leistung und hohen Wirkungsgraden um 95% (IE2). Genauer zu untersuchende Effizienzpotenziale:
• Optimierung Betriebsregime der Pumpen und Stoss-Chlorierung (Leistungsspitzen)
• Evtl. Einsatz einzelner IE3-Motoren mit längeren Laufzeiten
• Beträchtliche Sparpotenziale bestehen auch bei Entfeuchtungsgeräten
Erkenntnisse aus der bisherigen Bearbeitung der Pilotprojekte
Pilotprojekte bringen – wie erwartet – Erfahrungen zu Verbesserung des Vorgehens und des
Motor-Check. Der Zugang zu Industriebetrieben war durch die Vertrauens-Partner EKZ und
EnAW problemlos. Wichtig ist, dass die Geschäftsleitung orientiert und überzeugt wird und
dann die erforderlichen Eigenleistungen des Betriebs zur Verfügung stehen. So ist die Motorenliste (ILI) als technische Grundlage unerlässlich. Nach der Grobanalyse ist für die Massnahmenplanung in der Regel eine Feinanalyse mit Messungen erforderlichen. Der schliesslich resultierende Investitions- und Vorgehensplan muss wiederum Chefsache sein.
- 58 -
Zusammenarbeit von Hochschulen in Forschung und Lehre
Prof. Max Schalcher, Peter Kühne
Angewandte Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen
•
Zielvorgaben des Bundes: Die Fachhochschulen verstärken ihre besondere Rolle als Motor von
Innovation an den Schnittstellen zwischen Praxis und Wissenschaft. Sie erweitern ihre Kooperation
mit der Praxis und den anderen Hochschulen, vernetzen ihre Forschungsaktivitäten und stellen den
Transfer der Forschungsergebnisse sicher.
•
Fachhochschulgesetz: Durch das Fachhochschulgesetz wird den FH’s ein vierfacher
Leistungsauftrag übertragen, bestehend aus praxisorientierten Diplomstudien,
Weiterbildungsveranstaltungen, anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung sowie
Dienstleistungen.
•
Abgrenzung: die FH‘s beschäftigen sich mit anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung,
während die Hochschulen (ETH und Universitäten) primär Grundlagenforschung betreiben.
•
Grundsätze aF+E:
o Verknüpfung von ausgewählten Kompetenzschwerpunkten mit aktuellen Marktbedürfnissen
o Enger Bezug zur Lehre, Einbringen der Kompetenz und des Wissens des Lehrpersonals
o Förderung von Innovation und Technologietransfer
o Zusammenarbeit mit externen Partnern aus Industrie und Gewerbe
Dienstleistungen:
o Häufig Grundlage für aF+E
o Hilft mit zur Finanzierung von aF+E
Finanzierung: aF+E sollte selbsttragend sein, Problem der Finanzierung ist ein Dauerbrenner
•
•
Zusammenarbeit der Fachhochschulen untereinander
Die Zusammenarbeit unter den Fachhochschulen erfolgt (aus der Sicht des Referenten) überwiegend
auf der Basis von persönlichen Kontakten. Weniger häufig findet Zusammenarbeit statt im Rahmen von
gemeinsamen Projekten, von Netzwerken und von Kooperationsverträgen. Oft fehlt es auch an der
Information. Interessant wäre die Klärung von vielen, meist offenen Fragen, z.B.:
•
Wer lehrt was im Bereich Antriebstechnik (Erstausbildung)?
•
Wer betreibt aF+E auf dem Gebiet elektrische Motoren (elektrische Antriebe)?
•
Wer misst was (Energieeffizienz, Verluste)?
•
Wie erfolgt der Informations- und Wissensaustausch (Technologietransfer)?
Zusammenarbeit zwischen den Fachhochschulen und der Industrie
Die Zusammenarbeit erfolgt in der Regel via
•
Diplom- und Bachelorarbeiten
•
Projektarbeiten
•
Durchführung von Projekten mit der Industrie (z.B. KTI-Projekte)
Fazit
Es bleibt noch viel zu tun. Beispiele für mögliche Formen der Zusammenarbeit:
•
Enge Zusammenarbeit mit externen Partnern
•
Bildung von Kompetenzzentren
•
Aufbau von Instituten
•
Betreiben von Netzwerken
•
Nutzen von Synergien
•
Informationen auf Plattformen wie www.topmotors.ch öffentlich zugänglich mache
- 59 -
S.A.L.T. Labor an der HTW Chur
Swiss Alpine Laboratories for Testing of Energy Efficiency: ein Beispiel für ein Kompetenzzentrum zur
Bestimmung der Energieeffizienz
S.A.L.T. ist ein Joint Venture mit
•
•
Hochschule für Technik und Wirtschaft Chur (HTW Chur)
Schweizerische Agentur für Energieeffizienz, Zürich (S.A.F.E.)
Ziele
•
•
•
energieeffizientere Geräte
mehr Markttransparenz (Deklarationen, Labels, www.topten.ch)
Politiker
Partner
•
•
•
energieschweiz: Bundesamt für Energie
www.topten.ch: Online-Suchmaschine für gute Geräte
Elektrizitätswerk Zürich (EKZ)
Tätigkeiten
•
•
normgerechte Messungen (in den Testlabors an der HTW Chur)
Feldmessungen (in Büros, Verkaufsstellen und in der Industrie)
Schwerpunkte
•
•
•
Messungen an Büro- und Haushaltgeräten (klimatisierter Messraum mit stabilisierter
Stromversorgung)
Messung von Leuchten (Lichtmesslabor)
Messungen von Motoren (Motorenprüfstand)
Projekte mit
•
•
•
Stadt Zürich (Beschaffung von Büroausrüstungen)
M-Electronic, Interdiscount, Mediamarkt (Messungen an Geräten der Unterhaltungselektronik)
Bundesamt für Energie, EKZ, WWF, Konsumentenorganisationen
An der HTW Chur konnte im Laufe der Zeit an Hand von
zahlreichen Messprojekten ein umfangreiches Know-how im
Bereich Energieeffizienzmessungen aufgebaut werden. Wir
sind in der Lage, z.B. Motoren bis 27Nm (Drehmomentmesswelle 50Nm) und 4500 U/min mit hoher Genauigkeit
gemäss DIN EN 60034-2-1 auszumessen bei einer
maximalen Leistung des Bremsmotors von 12,7kW.
Es ist das erklärte Ziel der HTW Chur, die Kompetenz für
Energieeffizienzmessungen stetig weiter zu entwickeln und
zu perfektionieren.
Hochschule für Technik und Wirtschaft Chur, Ringstrasse, CH-7000 Chur
Tel. +41 (0)81 286 24 24
Fax. +41 (0)81 286 24 00
www.fh-htwchur.ch
Prof. Max Schalcher
Dipl. El. Ing. ETH
Dozent
Tel. +41 (0)81 286 24 46
Email: max.schalcher@fh-htwchur.ch
Peter Kühne
Dipl. El. Ing. ETH
Dozent
Tel. +41 (0)81 286 24 87
Email: peter.kuehne@fh-htwchur.ch
- 60 -
Motor Summit 2008 Zurich Switzerland
Bestimmung des Wirkungsgrades von elektrischen Maschinen
Felix Leumann, Dipl. El.- Ing. HTL, Leumann & Uhlmann AG, Leiter der akkreditierten Prüfstelle STS 421
4132 Muttenz, Tel. +41 61 467 98 98, E-Mail .Felix.Leumann@Leumann.ch
Norm
IEC 60034-2-1:2007
Definition des Wirkungsgrades
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der abgegebenen Leistung zur aufgenommenen Leistung, ausgedrückt in
denselben Einheiten und gewöhnlich angegeben in Prozent.
Prüfverfahren
Prüfungen zur direkten Wirkungsgradbestimmung mit niedriger Unsicherheit
Bei diesen Verfahren wird der Wirkungsgrad durch Messungen der aufgenommenen und der abgegebenen
Leistung ermittelt. Die üblichsten Verfahren sind:
- Prüfung mit Drehmomentmesseinrichtung
- Rückarbeitsverfahren mit zwei Einspeisungen (Zwei identische Maschinen)
Prüfung zur indirekten Wirkungsgradbestimmung Einzelverlustverfahren, mit und ohne Belastungsprüfung
Bei diesen Prüfungen können die lastabhängigen Zusatzverluste PLL durch verschiedene Verfahren festgelegt
werden:
- aus einer Prüfung mit Drehmomentmessung
- als festgelegter Wert nach IEC 60034-2-1:2007 (nur für IE1 Zertifizierung)
- aus einer eh-Stern-Prüfung (nur für IE1 Zertifizierung)
Prüfung zur indirekten Wirkungsgradbestimmung Einzelverlustverfahren ohne Belastungsprüfung
- aus dem Verfahren mittels Ersatzschaltbild (nur für IE1 Zertifizierung)
Direkte Messung
Prüfung mit Drehmomentmesseinrichtung
Bei diesem Prüfverfahren werden die folgenden physikalischen Grössen aufgezeichnet:
P1
P1 = Pel. aufgenommene Leistung = elektrische Leistung (alle drei Phasen L1, L2, L3 als Mittelwert
oder zwei Phasen mit der Schaltung nach Aron)
U
Spannung (alle drei Phasen L1, L2, L3 als Mittelwert)
I
Strom (alle drei Phasen L1, L2, L3) als Mittelwert)
Zur Festlegung der aufgenommenen elektrischen Leistung
T
Drehmoment
n
Drehzahl
Zur Ermittlung der abgegebenen Leistung Pmech.
ӨC
Eintrittstemperatur des primären Kühlmittels, °C
Zur Korrektur auf die in der Norm festgelegten Bezugstemperatur von 25°C
Genauigkeit der Messgeräte
Elektrische Messgeräte
Die elektrischen Messgeräte müssen der Genauigkeitsklasse 0.2 nach IEC 60051 entsprechen.
Messwandler
- Für allgemeine Messungen ± 0.5%
- Zur Ermittlung der Lastzusatzverluste bei Induktionsmaschinen mit dem Einzelverlustverfahren ±0.3 %
Drehmomentmesseinrichtung
- Für die Drehmomentmessung wird eine Genauigkeit von ± 0.2% gefordert.
Drehzahl
Die zur Drehzahlmessung verwendeten Geräte müssen eine Genauigkeit von ± 1 min-1 aufweisen. Die
Drehzahlmessung sollte innerhalb von 0.1 % oder eine Umdrehung je Minute genau sein, je nachdem,
welcher Wert den geringsten Fehler aufweist.
- 61 -
Temperaturmessung
Die zur Temperatur verwendeten Geräte müssen die Genauigkeit von ± 1 °C aufweisen.
Korrektur auf die Bezugs- Kühlmitteltemperatur
Die in den Prüfungen aufgezeichneten Werte des Wicklungswiderstandes sind auf eine NormBezugstemperatur von 25°C zu beziehen.
Klassifizierung nach eff oder IE
Die Bestimmung des Wirkungsgrades mit einer Drehmomentmesseinrichtung hat eine niedrige Unsicherheit.
Die Maschinen lassen sich mit diesem Verfahren in die verschiedenen Wirkungsgradklassen nach eff 3 bis eff
1 respektive IE1 bis IE4 einteilen.
IEC
Energieklasse
Super Premium
Efficiency
Premium
Efficiency
High Efficiency
Standard
Efficiency
Below Standard
Efficiency
IEC Code
EFF Code
NEMA
IE4
NEMA
Premium
IE3
IE2
EFF1
IE1
EFF2
-
EFF3
EPAct
Unsicherheit bei der Bestimmung des Wirkungsgrades
Die niedrige Unsicherheit bei der Bestimmung des Wirkungsgrades nach den IEC/EN Norm 60034-2-1 bezieht
sich auf die Bemessungsspannung der Maschine. Dabei wurde die Frequenz während der Messung auf ± 0.3
% festgelegt. Die für die Bestimmung des Wirkungsgrades gültige Spannung wurde jedoch in der Norm nicht
festgelegt. Dies kann bei Motoren mit einem Spannungsbereich A und vor allem bei Motoren mit einem Spannungsbereich B, oder gar einem Weitspannungsbereich zu wesentlichen Abweichungen führen. Bei Weitspannungsmotoren kann der Spannungsbereich von 380 bis 420 V mit einer Toleranz von ± 5 % reichen. Für die
Ermittlung des Wirkungsgrades sollte vermutlich die ungünstigste Spannung gewählt werden, was in der
Praxis vermutlich nicht gemacht wird, weil es von der Norm nicht gefordert wird. Dieser Umstand kann jedoch
dazu führen, dass der Kunde einen IE4 Motor einkauft aber im Betrieb, durch die nicht optimale
Netzspannung, nur einen IE3 Motor betreibt.
Sanierung von Altanlagen
Durch den Einsatz von Motoren mit einem erhöhten Wirkungsgrad können beträchtliche Energiekosten gespart werden. Für eine erfolgreiche Sanierungen sind jedoch detaillierte Vorabklärungen durchzuführen, um
grössere Überraschungen auszuschliessen. Es reicht dabei nicht nur, die Angaben des Datenschildes aufzunehmen und beispielsweise mit einer Strommessung den Belastungszustand der Maschine zu ermitteln.
Für eine erfolgreiche Sanierung sind oft viele weitere Parameter zwingend erforderlich. Die folgende Aufzählung soll einen Hinweis auf die möglicherweise erforderlichen Angaben geben:
- Entspricht der Flansch einem IEC Flansch der entsprechenden Baugrösse.
- Entspricht der Flansch einem normalen oder einem reduzierten IEC Flansch
- Hat der Motor eine IEC Welle oder eine Sonderwelle
- Kann der Getriebemotor durch einen IEC Motor ausgetauscht werden
- Ist die Sonderwelle des Flanschmotors magnetisierbar
- Muss der Motor für Schweranlauf geeignet sein
- Muss der Motor für Umrichterbetrieb geeignet sein
- Handelt es sich um einen Motor zur bestimmungsgemässen Verwendung in explosionsgefährdeten
Bereichen
- Muss bei einem Ersatz der thermische Überstromauslöser ausgetauscht werden
- Von was ist die Belastung des Motors abhängig (Verfahrensbeschreibung)
- usw.
Schlussfolgerung
Bei der Sanierung einer Anlage ist die Vernetzung von Fachexperten aus den verschiedensten Fachbereichen
wie Verfahrenstechnik, Antriebstechnik, Maschinenhersteller und Betreiber nebst einem Motor mit einem nach
ökonomischen Grundsätzen optimierten Wirkungsgrad eine Grundvoraussetzung
- 62 -
AWEL
Amt für
Abfall, Wasser, Energie und Luft
Abteilung Energie
Effiziente Elektromotoren
bei neuen Anforderungen an Bauten
Christoph Gmür
Stampfenbachstr. 12, Postfach, 8090 Zürich
Telefon: 043 259 42 66
Telefax: 043 259 51 59
Internet: www.awel.zh.ch
E-Mail: christoph.gmuer@bd.zh.ch
Direktwahl: 043 259 42 70
Die Kantone setzen auf energieeffiziente Gebäude. Gemäss den erneuerten Mustervorschriften der Energiedirektorenkonferenz (EnDK) dürfen Neubauten künftig nur
noch rund halb soviel Wärmeenergie verbrauchen, wie heute. Dies entspricht einer
Annäherung an die bisherigen MINERGIE-Anforderungen. Energieeffizienzmassnahmen führen oft zu einem vermehrten Einsatz von Elektromotoren, womit die Effizienz
dieser Elektromotoren zu einem Faktor für den Gesamtstrombedarf werden wird.
Für den Erlass von Vorschriften im Gebäudebereich sind primär die 26 Kantone zuständig. Um trotzdem ein hohes Mass an Harmonisierung zu erreichen, erarbeiten sie gemeinsam Mustervorschriften
und auch gemeinsame Formulare und Anwendungshilfen, um damit die Bauplanung und die Bewilligungsverfahren für Bauherren und Fachleute, die in mehreren Kantonen tätig sind, zu vereinfachen.
Rund die Hälfte des Schweizerischen Energieverbrauches entfällt auf die Gebäude. Entsprechend
zentral ist im energie- und versorgungspolitischen Kontext die Qualität des schweizerischen Gebäudeparks.
In den letzten Jahren ist die Wärmeversorgung unserer Bauten
aufgrund der stark steigenden
Energiepreise und der umweltrelevanten Auswirkungen – insbesondere des CO2-Ausstosses –
verstärkt ins Blickfeld der Öffentlichkeit gerückt. Während 1975 ein
üblicher Neubau um 20 Liter Heizöl-Äquivalente pro Quadratmeter
für Heizung und Wassererwärmung benötigte, sind es derzeit
neun Liter und dank der nun neu
verabschiedeten Mustervorschriften wird dieser
Verbrauch nochmals auf 4,8 Liter Heizöl-Äquivalente pro Quadratmeter halbiert und dem bisherigen
MINERGIE-Standard angenähert. Dazu sehen die Mustervorschriften verschiedene Massnahmen vor,
die im Folgenden näher betrachtet werden sollen.
Die erste Voraussetzung für einen tiefen Gesamtverbrauch ist eine gute Wärmedämmung. Die Anforderungen an die Wärmedämmung werden um etwa 30% erhöht. Dazu kommt die Vorgabe, dass
höchstens 80% des zulässigen Bedarfs mit nichterneuerbaren Energien gedeckt werden. Die restlichen 20 Prozent sind durch verbesserte Wärmedämmung, effizientere Haustechnik oder durch erneuerbare Energien zu decken. Diese Vorschrift wurde im Oktober 1997 im Kanton Zürich eingeführt und
hat viele Veränderungen ausgelöst oder beschleunigt: Während vorher eine Oel- oder
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Erdgasheizung die übliche Heiztechnik war, stellten wir bereits 1999 fest, dass bei Einfamilienhäusern
die Wärmepumpen an erster Stelle standen. In letzter Zeit wurden immer öfters auch grössere Wärmepumpen für Mehrfamilienhäuser oder gar ganze Überbauungen realisiert. Und damit sind wir bei
den Elektromotoren. In Anbetracht der grossen Anzahl ist offensichtlich, dass die Effizienz der Motoren eine wichtige Rolle spielt.
Eine Herausforderung für das künftige Bauen stellt der sommerliche Wärmeschutz dar. Wenn wir heute neue Gebäude planen und bauen, interessiert uns, welches Klima sie erleben werden. Obwohl
präzise Aussagen kaum im Voraus möglich sind, haben die Klimatologen eine Prognose erarbeitet
und quantifizieren diese als Bandbreite: Bis 2050 wird es gegenüber den heute verwendeten Klimadaten von 1990 im Jahresmittel etwa 2 °C bis 3 °C wärmer. Temperaturen wie im extremen Sommer
2003 können zum Normalfall werden. Wie reagieren wir darauf? Braucht es überall Klimaanlagen oder
Klimageräte, wie heute schon in den Zügen, Trams, Bussen und Autos? Bei Bauten kann mit einem
Sonnenschutz viel erreicht werden, deshalb setzen die Mustervorschriften hier an. Auf Grund der
Norm SIA 382/1 mit den Grundlagen und Anforderungen an Lüftungstechnische Anlagen ist zudem
bei klimatisierten Bauten eine fassadenweise nach der Globalstrahlung gesteuerte Sonnenschutzeinrichtung Stand der Technik. Damit sind wir schon wieder bei den Elektromotoren.
Im Hinblick auf einen tiefen Stromverbrauch soll die Kaltwassertemperatur bei einer Klimaanlage nicht
tiefer als nötig ausgelegt werden. Neu geben die Mustervorschriften deshalb Vorgaben an die Kaltwassertemperatur und auch an die Leistungszahl (COP, Coefficient Of Performance) der Anlagen.
Diese Anforderung ist sogar „voller“ Elektromotoren. In den COP ist nicht nur der Antriebsmotor der
Kältemaschine einzurechnen, selbst die Motoren der Pumpen und Ventilatoren für die Rückkühlung
gehen mit ein.
Tabelle: Übersicht Mustervorschriften der Kantone
Thermische Energie
Heizungsanlagen
Lüftungs- und Klimaim Hochbau
anlagen
Norm SIA 380/1
Norm SIA 384/1 (AusNorm SIA 382/1 (Aus(Ausgabe 2009)
gabe 2009)
gabe 2007)
• Einzelanforderungen • Maximale Vorlauf• Wirkungsgrad der
an Bauteile, oder
temperatur
Wärmerückgewinnung
• Systemnachweis an • Einzelraumregelung
den Heizwärme• Kondensation bei
• Wärmedämmung
bedarf
Heizkesseln
Kanäle + Apparate
• Sonnenschutz /
• Elektroheizungen
• Maximale Luftgesommerlicher Wär- • Wärmedämmung
schwindigkeit
meschutz
von Leitungen und
• Technische AnforSpeichern
derungen Kaltwassertemperatur und
COP
Höchstanteil an nicht erneuerbaren Energien
Elektrische Energie
Norm SIA 380/4 (Ausgabe 2006)
• Strombedarf der
Beleuchtung (von
Nicht-Wohnbauten)
• Strombedarf der
Lüftungs- und Klimaanlagen (von
Nicht-Wohnbauten)
Elektromotoren sind überall zu finden. Diese Übersicht zeigt, dass die Kantone keine direkten Anforderungen an Elektromotoren erlassen. Dies entspricht der Aufgabenteilung von Bund und Kantonen.
Während die Kantone für den Gebäudebereich und damit eher Anwendungen der Elektromotoren
zuständig sind, sind dem Bund die Fahrzeuge und die Geräte zugewiesen. Zu letzteren gehören auch
die Elektromotoren. Gerade jetzt läuft das Vernehmlassungsverfahren zu einer Änderung der eidgenössischen Energieverordnung, es sollen nun Mindestanforderungen an elektrische Normmotoren
eingeführt werden. Auf diese Weise ergänzen sich die kantonalen und die eidgenössischen Vorschriften mit dem Ziel einer möglichst guten Energieeffizienz.
Weitere Informationen zu den Mustervorschriften: www.endk.ch oder www.energie.zh.ch.
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Effizienz als nachhaltige Investmentchance
Robert Hauser
Zürcher Kantonalbank (ZKB), Leiter Nachhaltigkeitsresearch, IRN
Josefstrasse 222, 8005 Zürich
Telefon +41 44 292 33 16, Fax +41 44 448 90 98, E-Mail robert.hauser@zkb.ch
Briefadresse: Postfach, 8010 Zürich, http://www.zkb.ch
Die Politik beginnt zu agieren
Im Februar 2007 hat der Bundesrat entschieden, seine Energiepolitik auf vier Säulen abzustützen: auf
Energieeffizienz, erneuerbare Energien, den Ersatz und Neubau von Grosskraftwerken zur Stromproduktion sowie auf die Energieaussenpolitik. Zur Konkretisierung dieser vier Säulen hat das UVEK
unter anderem Aktionspläne zur Energieeffizienz und zu den erneuerbaren Energien erarbeitet, die
vom Bundesrat im Februar 2008 verabschiedet wurden. Die wichtigsten Massnahmen haben sich in
Revisionen des Energiegesetzes und der Energieverordnung niedergeschlagen. Sie beinhalten einerseits Transparenzmassnahmen (wie den Gebäude-Energieausweis) und Mindestvorschriften für elektronische Geräte und Lampen sowie für elektrische Motoren.
Auch der nationale Energieeffizienzplan in Deutschland zeigt die grossen Potenziale der Energieeffizienz auf. Dabei stehen vier Aspekte für das Ziel einer nachhaltigen Energieversorgung im Vordergrund. Erstens ist die Senkung des Energieverbrauchs ökonomisch und ökologisch richtig. Zweitens
ist das Potenzial der Energieeffizienz mit den heute verfügbaren technisch und wirtschaftlich vernünftigen Massnahmen sehr gross. Drittens schaffen Energieeffizienz und erneuerbare Energien mehr
Arbeitsplätze als die bestehende Energiepolitik. Und schliesslich viertens, verringert die Investitionen
in die Energieeffizienz die Abhängigkeit von Energieimporten.
Am Beispiel der beiden Länder Schweiz und Deutschland wird ersichtlich, dass die Politik der Energieeffizienz einen sehr hohen Stellenwert beimisst. Auch in der Wissenschaft steht die Energieeffizienz bei der Bekämpfung des Klimawandels an erster Stelle, wie dies im IPCC-Bericht von 2007 festgehalten wurde. Abgeleitet aus diesen politischen und wissenschaftlichen Vorgaben kann man davon
ausgehen, dass sich in naher Zukunft ein grosser Markt für Energieeffizienz-Technologien entwickeln
wird.
Energieeffizienz hat viele Facetten
Im Folgenden einige Kommentare zu den sechs Bereichen Industrie, Gebäude, Konsumgüter, Beleuchtung, Mobilität und Energieversorgung, in denen eine Steigerung der Energieeffizienz sowohl
aus Klima- wie auch aus wirtschaftlicher Sicht sinnvoll ist.
a. Industrie
Industrielle Elektromotoren und –motorensysteme in der Industrie und im Dienstleistungsbereich sind
für rund 40% des weltweiten Stromverbrauchs verantwortlich. Die Energieeffizienz eines Elektromotorensystems kann im Normalfall um 20 bis 30 % verbessert werden, was einem enormen, unangetasteten Potenzial für kosteneffektive Energieeinsparungen und Treibhausgasreduktionen gleichkommt.
Staaten mit einer Minimalanforderung an die Energieeffizienz von Elektromotoren weisen schon heute
eine Durchdringung mit hocheffizienten Motoren von 70% auf. Staaten ohne Minimalanforderungen,
aber mit freiwilligen Programmen, bringen es hingegen nicht einmal auf einen Anteil von 10%.
- 65 -
b. Raum- und Prozesswärme
Rund ein Viertel des Energieverbrauchs in der Schweiz entfällt auf das Wohnen: Heizen, Kühlen,
warmes Wasser und Beleuchtung sind dabei die verursachenden Faktoren. Bezieht man auch Geschäftshäuser mit ein, wird sogar die Hälfte der in der Schweiz verbrauchten Energie für Bau, Unterhalt und Betrieb von Gebäuden verwendet. Will man also den Energieverbrauch unserer Gesellschaft
wirksam senken, ist es unerlässlich, energiesparende Gebäude zu bauen und bestehende zu sanieren. Einige wichtige Massnahmen sind etwa: Dach- und Wandisolationen, Isolierverglasung, Komfortlüftung, Nutzung von Umweltwärme (z.B. durch Sonnenkollektoren, Erdwärme) und anderes. Mit der
konsequenten Anwendung heute verfügbarer Technologien könnte man den Energieverbrauch (nicht
nur für Raumwärme) für das Wohnen bis 2050 um knapp 50 % vermindern.
c. Konsumgüter
Die Haushaltgeräte und die Konsumelektronik verbrauchen grosse Mengen an Elektrizität durch ihre
Standby-Verbräuche. Von Interesse ist auch der Anteil des Standby-Verbrauchs am gesamten Elektrizitätsverbrauch eines Gerätes, da dieser Wert für die Effizienz massgebend ist. Ein extrem hoher Anteil von 84% hat der Standby-Verbrauch bei Kaffeemaschinen am Arbeitsplatz. Ansatzpunkte zur Effizienzsteigerung bei den Kaffeemaschinen existieren, insbesondere Auto-off-Funktionen. Analoge
Schlüsse können natürlich auch für Standby-Verbräuche bei der Konsumelektronik gezogen werden
d. Beleuchtung
Das Ende des Zeitalters der alten Glühbirne hat angefangen. Die Glühbirne produziert vor allem Wärme (95%) und wenig Licht (5%). Mit den schon lange erhältlichen Fluoreszenz-Röhren und den neueren Sparlampen lassen sich Einsparung zwischen 15 bis 80% erzielen. Neuere Technologien wie
etwa LED (Light Emitting Diode) werden den Trend zu energieeffizienterer Beleuchtung verstärken.
Die Beleuchtung ist für rund 19% des globalen Stromverbrauchs verantwortlich.
e. Mobilität
Neben der Beleuchtung entstehen die grössten Energieverluste im Strassenverkehr/-transport. Von
der eingesetzten Energie werden nur rund 20% für den Antrieb verwendet, die restlichen 80% gehen
verloren. Geeignete Lösungen im Mobilitätsbereich, die eine höhere Effizienz aufweisen, sind heute
schon vorhanden: Dreiliter-Auto, Gasmotoren, Hybridfahrzeuge, leichtere Fahrzeuge, alternative
Treibstoffe, Elektrofahrzeuge und nicht zuletzt der öffentliche Verkehr oder Bahntransporte.
f. Strom- und Wärmeversorgung
Ein grosses Potenzial für die Reduktion der Umweltbelastung liegt aber auch in der effizienteren Nutzung herkömmlicher Energieträger. Dies lässt sich zum Beispiel durch die Steigerung der Effizienz
von konventionellen Kraftwerken bewerkstelligen. Noch intelligenter ist aber die dezentrale Nutzung
der fossilen Energieträger in Wärmekraftkopplungs-Anlagen. Durch die gleichzeitige Produktion von
Wärme und Elektrizität steigt der Gesamtwirkungsgrad der Anlagen auf bis zu 80 bis 90 % massiv an.
Im Weiteren können in Zukunft auch Brennstoffzellen bei der dezentralen Energieversorgung mit
Wärme und Elektrizität eine Rolle spielen.
Chancen für Unternehmen und Investoren
Wie die vorangehenden Ausführungen aufgezeigt haben, eröffnen sich für Unternehmen im Bereich
Energieeffizienz grosse Chancen. Für die Unternehmen besteht die Schwierigkeit herauszufinden,
wann die Zeit für ihre Technologie gekommen ist und ob das Unternehmen auch bereit ist für das
grosse Wachstum. Für die Investoren stellt sich die Frage, welche Unternehmen bringen das richtige
Produkt zum richtigen Zeitpunkt auf den Markt. Das Nachhaltigkeitsresearch der ZKB verfolgt die politischen, gesellschaftlichen und technologischen Entwicklungen und leitet die entsprechenden Empfehlungen für Investoren ab. Daraus entstehen dann Anlageprodukte wie Nachhaltigkeitsfonds (z.B. ZKB
Nachhaltigkeits Vision) oder nachhaltige strukturierte Produkte, so genannte Nachhaltigkeits-Baskets
(etwa auf erneuerbare Energien oder Gebäudeeffizienz).
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What is S.A.F.E. ?
Zürich, 19. November 2008, (CUB:c:\daten\ms08\vor-nachspann\what is safe.doc)
Founded
1998
Status
Non governmental agency NGO, association by Swiss law.
Energy Agency under contract from Swiss Federal Office of Energy in
the SwissEnergy Program since 2001
Mission
Energy efficiency with a focus on electricity
Representation
Ecological and consumer interests
Members
10 individuals and 4 collective members:
WWF Switzerland, equiterre, SKS and SES
President
Giuse Togni
Director
Paul Schneiter
Members of the board Armin Braunwalder, Eric Bush, Conrad U. Brunner, Stefan Gasser, Jürg
Nipkow, Felix Meier, Christa Mutter, Paul Schneiter, Giuse Togni.
Media partner
Consuprint (K-Tipp, Saldo) www.saldo.ch, www.ktipp.ch
Faktor Publishers (factor journal and books) www.faktor.ch
Major projects
Topten (Eric Bush) www.topten.ch
Lighting (Stefan Gasser) www.toplicht.ch
Household demand (Stefan Gasser) www.energybox.ch
Motors (Conrad U. Brunner) www.topmotors.ch
Energy efficiency (Jürg Nipkow) www.energysystems.ch
Consumer advise (Giuse Togni) www.energy-efficiency.ch
Media (Armin Braunwalder, Christa Mutter) www.energie-effizienz.ch,
www.efficace.ch
International projects
Euro Topten (Energy Intelligent Europe) www.topten.info
Energy+ pumps www.energypluspumps.eu
Remodece www.isr.uc.pt/~remodece
SEEEM www.seeem.org
IEA 4E Motor Systems Annex www.motorsystems.org
Address
S.A.F.E.
Schaffhauserstrasse 34, CH 8006 Zurich Switzerland
Tel +41 (0)44 362 92 31
www.energieeffizienz.ch
www.efficace.ch
- 67 -
What is Topmotors ?
www.topmotors.ch
Topmotors is powered by S.A.F.E. and supported by SwissEnergy
Zürich, 19. November 2008, (CUB:c:\daten\ms08\what is topmotors.doc)
Topmotors is the implementation program for energy efficient electric motor systems within the
framework of SwissEnergy in Switzerland. It is operated by S.A.F.E. the Swiss Agency for Efficient Energy Use. There are partnership projects for pilot projects, implementation and training
with professional industry groups (EnAW and ÖBU) as well as utilities (EKZ, BKW), Canton of
Zurich (Awel) and industry associations (Swissmem, SwissTnet).
Topmotors aims at improving electric motor systems in pumps, fans, compressors and mechanical traction that are used in industry, infrastructure projects and large buildings.
Topmotors has run a series of pilot projects in industry and infrastructure plants. It provides
training for energy efficiency consultants and technical staff in industry.
Topmotors has the Motor-Check available, a multi step audit for existing motors in industry.
First step
Second step
Third step
Fourth step
Rough overall calculation of motors as fraction of total electric energy use, estimate of potential energy savings based on age and structure of motor park.
Tool: SOTEA (software tool for efficiency potential)
Accounting of running motor stock, 1-2-3 test by age, size and annual hours of
operation. Priority for replacements.
Tool: ILI (intelligent motor list)
Investment plan for systematic three year improvement program.
Tool: LCC (Life Cycle Calculator)
Preventive maintenance plan. Detailed motor analysis and replacement plan.
Priorities for downsizing, use of frequency inverters and IE3 motors.
Tool: OPAL (Engineering tool for motors)
The web site also gives a number of technical support documents:
•
•
•
•
•
Rating plate
How to read and interpret
On site measurements
Necessary equipment and possible interpretation for partial and
changing load
Load profiles
Interpretation of year, week and day profiles for average running hours.
Available IE3
List of distributors and manufacturers of Premium Efficiency IE3 motors
Average cost
Cost in CHF/kW for standard IE3 motors and frequency inverters
Access to more detailed motor and drive engineering software tools and motor database:
•
•
EuroDEEM
Motor Master+
European motor database
International motor database
If you want to receive the Topmotors newsletter register at www.topmotors.ch
- 68 -
Was ist Topmotors ?
www.topmotors.ch
Topmotors is powered by S.A.F.E. and supported by SwissEnergy
Topmotors ist das Umsetzungsprogramm für energieeffiziente elektrische Antriebe innerhalb
des Programms EnergieSchweiz. Topmotors wird von S.A.F.E. der Schweizerischen Agentur
für Energieeffizienz organisiert. Dabei gibt es Partnerschaftsprojekte für die Umsetzung und
Ausbildung mit EnAW, ÖBU, EKZ und BKW, dem Kanton Zürich (Awel) sowie mit ProKlima,
Swissmem und SwissTnet.
Topmotors will die Energieeffizienz von Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren und mechanischen Traktionsanlagen in der Industrie, in Infrastrukturanlagen und grossen Gebäuden
verbessern.
Topmotors hat bereits eine Reihe von Pilotanlagen in der Industrie und in Infrastrukturanlagen
untersucht. Topmotors bietet Ausbildungskurse für Energieberater und technisches Personal in
der Industrie an.
Topmotors präsentiert einen Motor-Check auf der Basis eines mehrstufigen Industrieaudits:
Erster Schritt
Zweiter Schritt
Dritter Schritt
Vierter Schritt
Grobe Gesamtrechnung des elektrischen Energieverbrauches, des Anteils
der elektrischen Antriebe und Schätzung des Effizienzpotenzials nach Alter
und Nutzung der Anlagen.
Tool: SOTEA (Software Tool für Effizienzpotenzial)
Aufnahme des Motorenbestandes, 1-2-3 Test nach Alter, Grösse und Betriebsstunden. Prioritäten für Ersatz.
Tool: ILI (Intelligente Motorenliste)
Investitionsplan für systematisches Verbesserungsprogramm innert der
nächsten drei Jahre.
Tool: LCC (Life Cycle Calculator)
Präventiver Unterhaltsplan. Vor Ort Messkampagnen, Prioritäten für Downsizing, Einsatz von Frequenzumformern, und IE3 Motoren.
Tool: OPAL (Engineering tool)
Im Internet werden eine Reihe von Merkblättern vorgestellt:
•
•
•
•
•
Typenschild
Wie wird das Typenschild am Motor gelesen und interpretiert
Messungen vor Ort
Nötige Messgeräte zur Ermittlung von Lastprofilen und zur Bestimmung
des Teillastanteils.
Lastprofile
Interpretation des elektrischen Jahres-, Wochen- und Tagesgangs zur
Bestimmung der mittleren Jahresbetriebsdauer.
Lieferliste IE3
Liste der Hersteller und Händler von Premium-effizienten IE3 Motoren
Kosten
Spezifische Kosten CHF/kW für Standardmotoren und
Frequenzumformer.
Der Zugang zu detaillierten Engineering Softwareapplikationen ist auch vorhanden:
•
•
EuroDEEM
Motor Master+
European Motorendatenbank
Internationale Motorendatenbank
Wenn Sie den Topmotors Newsletter erhalten wollen, registrieren Sie sich unter
www.topmotors.ch
- 69 -
What is SEEEM ?
Zürich, 19. November 2008, (CUB:c:\daten\ms08\what is seeem.doc)
The harmonization initiative Standards for Energy Efficiency of Electric Motor Systems (SEEEM)
is an independent, multi-stakeholder community of practice to promote rapid market diffusion of
high-efficiency industrial electric motor component technologies and systems worldwide
(www.seeem.org). The initiative was launched on 20 June 2006 in London. It is concluded by
the end of 2008 with the IEA 4E Electric Motor Systems Annex taking over some of his tasks.
The SEEEM History 2005 - 2008
Date
4 September 2005
Place
Heidelberg
Germany
Event/Institution
EEMODS'05
18/19 April 2006
SEEEM
15/16 May 2006
New York
USA, ICA
Paris France
20 June 2006
London UK
EEDAL'06
30 October 2006
Frankfurt
Germany
Paris France
IEC TC2
9 April 2007
Zurich Switzerland
Motor Summit
2007
10/11 May 2007
IEC TC2/NEMA
13/14 June 2007
Washington
DC USA
Beijing China
EEMODS'07
9 July 2007
Paris France
IEA 4E
8/9 November
2007
4/5 December
2007
26/28 March 2008
Paris France
IEA 4E
Beijing China
APP and APEC
Johannesburg
South Africa
Brussels Belgium
IEC TC2
Zurich Switzerland
Washington
DC USA
Zurich Switzerland
IEA 4E
9 March 2007
27 May 2008
10 June 2008
23/24 October
2008
24 November 2008
IEA
IEA 4E
European
Commission
IEA 4E
Motor Summit
2008
Description
Informal Workshop: Motor Efficiency Standards and Harmonization Initiatives, chair
Paolo Bertoldi
SEEEM Technical Advisory Group meeting,
chair Conrad U. Brunner
Motor Systems Workshop, chair Richard
Bradley
SEEEM Side Event: Launch, chair Conrad U.
Brunner
1st WG31 Meeting, chair Martin Doppelbauer
Implementing Agreement on Efficient Electrical End-Use Equipment: Definition Workshop, chair Peter Cunz
SEEEM Side Event: Working Groups 1, 2
and 3, chairs Paul Waide & Anne Arquit
Niederberger, Anibal de Almeida, Conrad U.
Brunner
2nd WG31 Meeting, chair Martin Doppelbauer
SEEEM Side Event: Strategy, chair Conrad
U. Brunner
First preliminary ExCo meeting: Motor Systems Annex, chair Ture Hammar
ExCo meeting. Motor Systems Project Draft
proposal, chair Ture Hammar
Workshop on Efficient Motor Systems, chairs
Zhang Xin/CNIS and Melanie Slade/AGO
3rd WG31 Meeting, chair Martin Doppelbauer
Ecodesign Energy-using products. Consultation Forum on motors, pumps and fans, chair
André Brisaer, technical study by Anibal de
Almeida, presentation by Rob Boteler/NEMA
Motor Systems: Kick-off meeting, chair Roland Brüniger
ExCo meeting: Motor Systems Project, chair
Hans-Paul Siderius
SEEEM Side Event: with IEA 4E and EuP,
chairs Conrad U. Brunner, Ismo GrönroosSaikkala, Roland Brüniger
The archive of SEEEM documents will be available from 2009 at the new website www.motorsystems.org
- 70 -
What is IEA 4E MS ?
Zürich, 19. November 2008, (CUB:c:\daten\ms08\what is iea 4e ms.doc)
In April 2008 the new IEA Implementing Agreement
“Efficient Electrical End-Use Equipment" 4E was
launched. So far 10 countries work together to improve
energy efficiency in set-top boxes, standby, motors and
lighting; they engage in benchmarking and mapping of
best available products. www.iea-4e.org.
Electric motors around the globe use 40% of the total electricity demand for pumps, fans, compressors and mechanical traction in industry, infrastructure and large buildings. In order to bring
together the technical knowledge, best practice and political experience a Motor Systems Annex
was defined in 4E. The goal of MS is to contribute in the international community - both in industrialized and developing countries - to improve energy efficiency for electric motor systems
through information, capacity building and training, mandatory standards, incentive programs
and other activities.
UK
Switzerland
South Africa
Netherland
Japan
France
Denmark
Canada
Countries
Austria
Tasks
Australia
The 4E Electric Motor Systems Annex was launched in October 2008. It consists of the following tasks www.motorsystems.org:
Contact (Task
Leader)
Operating Agent
Conrad U. Brunner
A
Implementation Support & Outreach
Conrad U. Brunner
B
Technical Guide for Motor Systems
Hans Andersen
C
Testing Centers
Sarah Hatch
D
Instruments for Coherent Motor Policy
Sarah Hatch
Konstantin Kulterer
E
Training & Capacity Building
Hans Andersen
F
Energy Management in Industry
(Frank Hartkamp)
G
New Motor Technologies
Charles Gaisford
H
Total Motor Systems Integration
Charles Gaisford
OP
Participant in Task
Task leader
Switzerland is the lead country and represented in the IEA 4E Executive Committee by Roland
Brüniger. Conrad U. Brunner (cub@cub.ch) has been nominated as Operating Agent for the first
project phase from 2008 to 2011. At the Side Event of the MS’08 on 24 November 2008 in Zurich the starting phase will be discussed.
If your country wants to participate please send an email to cub@cub.ch.
www.motorsystems.org
- 71 -
Abbreviations
Zürich, 19. November 2008, (CUB:c:\daten\ms08\abkürzungen.doc)
4E
AC
ACEEE
ASD
BEE
BFE
CC
CDM
CEMEP
CNIS
CSA
DC
DETEC
DG TREN
DOE
EC
ECI
ECM
Ecodesign
ECP
Eff
eh Star
EnAW
EPA
EPAct
ESCO
EU
EuP
FU
Gt
GW
hp
Hz
ICA
IE1
IE2
IE3
IEA
IEC
IEEE
kW
LCC
LTA
MCP
IEA Implementing Agreement: Efficient Electrical End-Use Equipment
Alternating Current
American Council for an Energy Efficient Economy
Adjustable Speed Drive
Bureau of Energy Efficiency, India
Bundesamt für Energie (SFOE)
Code of Conduct
Clean Development Mechanism
European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power
Electronics
China National Institute of Standardization
Canadian Standards Association
Direct Current
Federal Department of Environment, Transport, Energy and
Communication
European Commission, Directorate General Transport and Energy
US Department of Energy
European Commission
European Copper Institute
Electronically Commutated Motor
EC Directive for Energy-Using Products 2005/32/EC
Energy Conservation Plan
CEMEP motor classification (Eff 1, Eff 2, Eff 3)
Testing method in IEC motor testing Standard IEC 60034-2-1:2007
US Environmental Protection Agency
US Energy Policy Act, 1992 MEPS for electric motors
Energy Services Company
European Union
Ecodesign Directive for Energy-Using Products 2005/32/EC
Frequenz Umrichter
Giga tonne (1015 g)
Gigawatt (109 W)
Horse power (0.7457 W)
Hertz frequency
International Copper Association
New IEC 60034-30 Energy Efficiency Class for electric motors (roughly
equivalent to Eff 2): Standard Efficiency
equivalent to Eff1 and EPAct): High Efficiency
equivalent to NEMA Premium): Premium Efficiency
International Energy Agency, Paris France
International Electrotechnical Commission, Geneva Switzerland
US Institute of Electrical and Electronics Engineers
Kilowatt (103 W)
Life Cycle Cost
Long Term Agreement
Motor Challenge Programme
- 72 -
MEPS
MS
Mt
MW
NABL
NEMA
NGO
NIST
NVLAP
OEM
PMM
PWh
rpm
S.A.F.E.
SEEEM
SFOE
TC
TCO
Topmotors
TWh
UNDP
UNEP
UVEK
VA
VFD
VSD
WG
W
Minimum Energy Performance Standard
IEA 4E Motor Systems Annex
Mega tonne (1012 g)
Megawatt (106 W)
National Accreditation Board for Testing and Calibration Laboratories, India
National Electrical Manufacturers Association, USA
Non-Governmental Organization
US National Institute of Standards
US National Voluntary Lab Accreditation Program
Original Equipment Manufacturer
Permanent Magnet Motor
Peta Watt Hour (1015 Wh)
Rotations per minute
Standards for Energy Efficiency of Electric Motor Systems
Swiss Federal Office of Energy
Technical Committee (IEC)
Total Cost of Ownership
Swiss efficient motor systems implementation program
Tera Watt Hour (1012 Wh)
United Nations Development Programme
United Nations Environment Programme
Eidgenössisches Departement Umwelt, Verkehr, Energie und
Kommunikation
Voluntary Agreement
Variable Frequency Drive
Variable Speed Drive
Working Group (IEC)
Watt
- 73 -
Supporters
Zürich, 19. November 2008, (CUB:c:\daten\ms08\vor-nachspann\supporters.doc)
S.A.F.E. wants to thank the following institutions that made the Motor Summit 2008 possible:
Sponsors:
•
•
SFOE/BFE with SwissEnergy
Canton of Zurich Awel (Baudirektion)
Partners for this event:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
EKZ
Energie-Agentur der Wirtschaft EnAW
Faktor Publishers, Zurich
IEA 4E Motor Systems Annex
MotorChallenge Switzerland
ÖBU
ProKlima
SEEEM Standards for Energy Efficiency of Electric Motor Systems
Swiss Technology Network
Swissmem
Industrial exhibitors and contributors:
•
Maxon Motors Switzerland
- 74 -
MOTOR SUMMIT 08
Side Event for SEEEM, EuP and IEA 4E Motor Systems
MS'08 Side Event: Monday 24 November 2008
(Room: London, 1st floor)
Time
Topic
Speaker
09:00
Coffee
09:30
Welcome to Side Event
10:00
SEEEM – Standards for Energy Efficiency of Electric Motor Systems:
Report on activities since
EEMODS’07 in Beijing
10:30
Ecodesign Directive for Energy-using Products: EuP Lot 11 Technical
Studies and Impact Assessement
Chair: Ismo Grönroos-Saikkala, EC DG Tren, Brussels Belgium
Conrad U. Brunner, S.A.F.E. and
IEA 4E Motor Systems, Switzerland
Motors
Anibal de Almeida, University of
Coimbra, Portugal
Variable Frequency Drives
Pierre Angers, Hydro Quebec,
Canada
Pumps and Circulators
Fans
Urs Steinemann, Switzerland
Political decision making process
Paul Waide, IEA, Paris France
12:00
General discussion and conclusions
12:30
Lunch
14:00
IEA Implementing Agreement Efficient Electrical End-Use Equipment
4E Electric Motor Systems
Chair: Roland Brüniger, IEA 4E ExCo, Switzerland
Hotel Glockenhof, first floor
State of Work Plan
Conrad U. Brunner
Involvement of present partners:
Task leaders
Australia: Hugh Falkner
Austria: Konstantin Kulterer
Denmark: Hans Andersen
Switzerland: Conrad U. Brunner
UK: Charles Gaisford
Involvement of new partners
Brazil: George Soares
Canada: Terry Brennan
China: Zhang Xin
South Africa: Minnesh Bipath
USA: Rob Boteler
and: France, India, Japan, Korea,
et al.
17:00
General discussion and next steps
18:00
End
19:00
Reception
20:00
Dinner
Zentrum Glockenhof
Sihlstrasse 33, 8001 Zurich
Telephon +41 (0)44 225 93 93
Restaurant Urania
Uraniastrasse 7, 8001 Zurich
Telephon +41 (0)44 210 28 08
Restaurant Urania
Registration for Side Event and Motor
Summit: www.seeem.org
Participation is free of charge for invited
guests and speakers at the MS’08.
For hotel accomodation see the MS’08
program.