Faktické a domn lé úspory. Ji í Drápela Vysoké u ení technické v Brn Fakulta elektrotechniky a komunika ních technologií Ústav elektroenergetiky

Transkript

1 Spo e energie Faktické a domn lé úspory Ji í Drápela Vysoké ení technické v Brn Faklta elektrotechniky a komnika ních technologií Ústav elektroenergetiky

2 ÚVOD Existje celá ada prodkt ve form technických ešení/prodkt, nabízejících ešení v oblasti úspory elektrické energie Ve v tšin p ípad se jedná o technické prost edky r ené pro p ipojení do spot ebitelských sítí, zar jící snížení náklad na elektricko energii, prost ednictvím snížení spot eby EE zaznamenané elektrom rem Zp soby p ipojení spo elektrické energie sériové Distrib ní sostava Spot ebitelský systém ~ kwh? paralelní Elektrom r Spo el. en. Spot ebi e ~ kwh Spot ebi e Elektrom r? Spo el. en. 2

3 KLASIFIKACE SPO (ELEKTRICKÉ ENERGIE) Klasifikace spo jako externích technických prost edk podle podstaty úspor Podstata Princip Efekt Úspora Zm na provozního stav spot ebi Reglace velikosti a/nebo tvar vlny napájecího nap tí Podle typ zát že (vykonávané fnkce) Snížení odb r Snížení spot eby Zvýšení spot eby Zhoršení vlastností spot ebi Faktická Domn lá Domn lá Externí technický prost edek Snížení vnit ních ztrát spot ebitelského systém Ovlivn ní ící/ registra ní fnkce elektrom r Kompenzace velikosti a/nebo tvar vlny odebíraného prod Generování specifického kondkovaného ršení mimo standardní testy odolnosti elektrom s do asným vlivem na základní fnkci V závislosti na typ interference Zvýšení odb r Zvýšení spot eby Snížení odb r Snížení spot eby Nižší zm ený odb r a registrovaná spot eba Vyšší zm ený odb r a registrovaná spot eba Zhoršení vlastností spot ebi Domn lá Domn lá Faktická Domn lá Domn lá "Víra"odb ratel? Žádný Domn lá Úspora vyjad je skte né snížení množství odebrané elektrické energie, jako p ímý (fyzikáln od vodnitelný) d sledek požití spo e, bez zvyšování zkrytých náklad (finan ních ztrát) z vod sob žného zhoršení vlastností spot ebi 3

4 KLASIFIKACE SPO (ELEKTRICKÉ ENERGIE) Za seriózní p ístpy k problematice centrální dodate né úspo e elektrické energie lze ozna it poze první dva z výše vedených Zm na provozního stav spot ebi -> reglací velikosti a/nebo tvar vlny napájecího nap tí Snížení vnit ních ztrát instalace -> kompenzací velikostí p ípadn tvar vlny odebíraných prod Nej ast ji, s nejv tším potenciálním efektem, je pak vyžívána první možnost, která vyžívá závislosti inného p íkon na velikosti p ípadn frekvenci napájecího nap tí. P F U, f Pro naprosto v tšin spot ebi lze vedeno závislost aproximovat následjící mocninno fnkcí c U P Pn U 160 n kde P, P n je inný p íkon p i napájecím nap tí U resp. U n a c mocnitel závislý na typ spot ebi e a jeho zat žování. Mocnitel c nabývá hodnot od 0.8 do 2.2, nicmén m že být i záporný Zm ny provozního stav jednoho významného, 0 nebo skpiny spot ebi nap tím se dosahje pomocí reglátor / transformátor / m ni nap tí (frekvence), které zajiš jí fázovo, amplitdovo, nebo i frekven ní reglaci napájecího nap tí pro sériov p ipojené spot ebi e P/Pn (%) c=1 c=2 c=0.4 c= U/Un (%) 4

5 REGULÁTORY / M NI E NAP TÍ Rozd lení reglátor /m ni nap tí S plno konverzí energie Tyristorové fázové reglátory Reglace: plynlá, st edn rychlá, není íliš stabilní Požití: rezistivní zát že, (ve ejné) osv tlení výbojky s indk ním ed adníkem, reglovaná zát ž nesmí mít paralelní kompenzaci Tranzistorové fázové reglátory Reglace: plynlá, rychlá, stabilní Požití: (ve ejné osv tlení) výbojky s indk ním p ed adníkem Transformátory s odbo kovo reglací Reglace: stp ovitá, odbo ky na prim/ sek stran, p epínání elektromechanické/ tyristorové, velmi pomalá reglace Požití: všestranné Polovodi ové ni e s dvojí konverzí (frekven ní ni e) ( ) 1f 2p/ 3f6p 1f 2p/ 3f6p Reglace: (U/f) plynlá, rychlá Požití: p edevším reglované pohony 5

6 REGULÁTORY / M NI E NAP TÍ Rozd lení reglátor /m ni nap tí Se sperpozic í nap tí (vazba es sériový transformá tor) Sériový transformátor s odbo kovo reglací Sériový transformátor s plynlo reglací Reglace: stp ovitá, odbo ky na prim stran, p epínání elektro-mechanické/ tyristorové, velmi pomalá reglace Požití: všestranné Reglace: plynlá, rychlá až velmi pomalá reglace Požití: všestranné Sériový transformátor s ni ovým bzením Reglace: plynlá, rychlá až velmi rychlá Požití: všestranné 6

7 ODEZVA SPOT EBI NA REGULACI NAP TÍ Zm na p íkon p i amplitdové reglaci P/Pn (%) Converters w reglation to constant otpt P, 1 Converters w reglation to constant otpt P, 2 Resistive load, Heater U/Un (%) Converters w constant otpt crrent Je z ejmé že v p ípad spot ebi s reglací na konstantní výstpní výkon k úspo e el. en. nedojde, naopak m že být vyšší (v d sledk ztrát vedením), a tím dochází i v tším tepelném stres n kterých ástí m ni -> zkracování životnosti V p ípad reglace odporových topných systém, které regljí na teplot (pot ebjeme do systém/vsázky dodat definované množství energie), dochází vlivem snížení p íkon k prodložení doby oh ev a tím k navýšení celkových energetických ztrát systém, nehled na fakt, že nemsí být možné požadované teploty dosáhnot. Obdobn je tom jakýchkoliv elektro-tepelných oh ev, kde je zdroj tepla odlišný od odporového topného lánk 7

8 ODEZVA SPOT EBI NA REGULACI NAP TÍ Trvalým snížením napájecího nap tí snížíme (p edevším m ni, pohon, atd.) akmlované množství vnit ní energie, které m že pomoci 100 zdárn p eklenot krátkodobé poklesy 90 U Vstart pre-test = = 207V a krátká p eršení napájecího nap tí 80 U Vstart pre-test = = 230V z d vod porch v napájecí síti Životnost napájených za ízení? V tšina argment vychází z tvrzení že snížením napájecího nap tí prodložíme jejich technický život. M že a nemsí to být pravda v závislosti na typ zát že a zp sob napájení p i reglaci Voltage U/Un (%) a) U Vstart pre-test = = 253V Time t (ms) 8

9 OVLIVN NÍ M ENÍ A REGISTRACE ELEKTROM RY Existje celá ada (i reálných) možností zám rného (i neúmyslného) do asného ovlivn ní fnkce elektrom r íklady vliv t ech r zných mechanizm (e pom rná registrovaná energie vztažená ke skte prošlé) e (-) f (Hz) e (-) f (khz) Všechny elektrom ry vyhovjí so asn platným MID standard m a mají platné ov ení Registered energy related to real energy, e (-) ElmS5, E rw+ ElmS6, E rw+ ElmS7, E rw+ ElmS8, E rw+ ElmS9, E rw Switching cycle in periods of system fndamental, N (-) C 9

10 Spo e elektrické energie výb r 10

11 2007 REZOVAN NÍ DYNAMO (Eltrick) fa? (Nestále se m ní) Základní informace Patentováno Popis fnkce, dle výrobce/prodejce: ELTRICK Jak šet it náklady na topení i oh ev vody až o 40%? Eltrick Eltrick je p idržený technologický systém (IQC) r ený pro snižování spot eby elektrické energie za ízení vhodných p edevším pro topení a oh ev vody pomocí elektrické energie. Byl vyvint v eské repblice a je založen na chrán né a certifikované technologii speciálního rezonan ního obvod. Jeho p ednostmi jso vysoká úspora, rychlá investi ní návratnost a dlohá životnost. Vyžití rezonan ního princip je známo z tzv. Teslova transformátor a dalších patentech Tesly, založených na rezonanci. Na jakém princip tato technolige fngje? Systém efektivn vyžívá elektrického nap tí a fyzikálních vlastností topných t les. Principem technologie je speciální rezonan ní obvod a bifilární cívka. Eltrick. i zapojení rezonan ního zdroje ke standardním elektrickém za ízení je jeho provoz efektivn jší cca o 30 % a to trvale. Zapojení, podle technického ešení, mož je spo it elektricko energii tím, že zvýší topný výkon p i stejném p íkon za ízení pro oh ev vody nebo za ízení pro vytáp ní objekt. Finan ní návratnost na váš d m, byt, hotelové za ízení, novostavby, sany, kancelá e apod. je od 12 do 36 m síc v závislosti na spot eb. Firma vše bez závazk nejprve spo ítá a pak teprve instalje. P i instalaci je provedeno m ení a vystavení m ícího protokol reálné úspory. Nyní dostpné nap íklad p es: 11

12 2007 REZOVAN NÍ DYNAMO (Eltrick) fa? (Nestále se m ní) Fakta z vlastní zkšenosti: Zkošky provedeny v roce 2007 Popis fnkce/zapojení: Rezonan ní obvod vyššího ád, po Teslov transformátor ani památky, na drho stran, jak by mohl pomoci vysokofrekven ní p enos. ením bylo prokázáno: v d sledk rezonan ního obvod je na zát ži vyšší nap tí a to až o 15%, tím je i vyšší výkon topných t les, odebíraný prod je deformovaný s dobo vedení v p lperid cca 6,66 ms, tj. úhol 120 nebo 2/3pi, inný p íkon ze sít se samoz ejm také zvýší a to i o ztráty na p izp sobovátk, a je tedy vyšší než výstpní inný výkon p íkon topných les, Zkošky provedeny s m ením elektrických veli in a kalorimetrickým ov ení. Zázrak se koná poze v p ípad požití m ících p ístroj v etn elektrom s frekven ním omezením); nebo aplikací m neznámé výkonové teorie. Výsledek provedené zkošky byl zadavetelem odmítnt jako nesprávný 12

13 2010 Power Controller SOTTAS TRADE (Uni technik GmbH) Základní informace Reglátor výkon osv tlovacích sostav (sklady, ve ejné osv tlení, ) Snížení spot eby snížením napájecího nap tí, Spole nost r í za úspor nejmén 20%, b žn p edpokládá 30% a ojedin le až 40% Fakta Zkoška nebyla prodejcem možn na, Polovodi ový m ni, dle dostpných materiál tyristorový/transistorový m ni nap tí nebo dvostp ový sm ova st ída frekven ní m ni bez reglace výstpní frekvence) Princip založen na snížení velikosti napájecího nap tí..tím dojde samoz ejm v tšiny sv telných zdroj ke snížení výstpního výkon a tím i osv tlení, Krom výše zmín ných se pro centrální reglaci vyžívají atotransformátory odbo kové, nebo se servo-pohonem, Centrální reglátory osv tlení se požívají více než 20 let, 13

14 2010 Power Controller SOTTAS TRADE (Uni technik GmbH) Popis fnkce dle prodejce: 14

15 Prodkty pro úspor elektrické energie - Energy control systems LEC - Lighting Energy Controllers Podstata: centrální reglátor, snižjící velikost napájecího nap tí sv telných zdroj Výrobci sv tel navrhjí, aby osv tlení pracovalo efektivn již p i 207 V. Provozování osv tlení p i vyšším nap tí vede k výrazn v tší spot eb el. energie. P i projektování osv tlovacích sostav je po ítáno s kapacitní rezervo, aby byla spln na hygienická norma. Naddimenzovano ást msí živatel platit, pokd nemá možnost tyto sostavy reglovat. Reglací a stabilizací napájecího nap tí dochází k úspo e el. energie a také k sekndární úspo e na nákladech spojených s vým no sv telných zdroj, jejichž životnost se prodlžje o cca. 30 %. V podstat trvale sníží napájecí nap tí na 207 V. Regla ní principy stejné s požívanými již 20 let. Jen dikce je jiná. 15

16 Prodkty pro úspor elektrické energie - Energy control systems ComEC Professional Energy Saver Podstata: centrální reglátor/stabilizátor, snižjící velikost napájecího nap tí pro všechny zát že Spole nost ES Electronics vyvinla jedine no metod na snížení spot eby energie a snížení náklad za energii pro smíšené zát že, tedy pro místa, jako jso kancelá ské bdovy, komer ní komplexy, nemocnice, hotely, školy apod. se zát ží v podob jednofázových motor pro napájení jiné zát že než sv telné nap. ventilátory, chladni ky, mrazni ky, pra ky, sši ky apod. dále PC, tiskárny,kávovary a další Spole nost ES Electronics p emýšlela i o vyžití pro široko ve ejnost a vyvinla speciální jednotky na úspor energie s názvem Professional Energy Saver (PES) V podstat trvale sníží napájecí nap tí na 215 V. Regla ní principy stejné s požívanými již ad let. Jen dikce je jiná. 16

17 Prodkty pro úspor elektrické energie - Energy control systems SinMEC - Sinsoidal Motor Efficiency Controller Podstata: frekven ní m ni.. snižjící velikost napájecího nap tí pro motor Úspory elektrické energie se pohybjí v hodnotách 10-20% (podle zatížení motor) a so asn je prodlžována životnost motor. SinMEC je integrovaný ídicí systém, který sdržje fnkci spo e energie, soft startér a kompenzátor ú iník v jediném p ístroji. Základní fnkce SinMEC spo ívá v dynamické optimalizaci napájení elektromotor, která zajiš je, že ízeném motor je dodávána poze pot ebná energie podle m nící se zát že. 17

18 Energy Saver Pro - Energy Saver Pro LLC (??) Propagace dle prodejce Za ízení Energy Saver Pro optimalizje a zvyšje efektivit rozvodné sít. Složí jako filtr, který vyrovnává nežádocí nap ové špi ky, poklesy, šm a zm ny nap tí a stabilizje napájecí nap tí tím optimalizje vyžití energie a šet í jak energii, tak i peníze. Energy Saver Pro p sobí na všechny spot ebi e, které vytvá ejí v rozvodné síti výkyvy. Šet í elektricko energii klimatiza ních jednotek, lednic, pra ek, vysava, televizí, po íta, zá ivek, my ek nádobí, mrazák i kancelá ského vybavení. I pokd máte v domácnosti všechny spot ebi e v úsporné t íd A, dokáže za ízení Energy Saver Pro maximalizovat úspory energie v domácnosti a výrazn tak snížit ú ty za elekt in. 18

19 Energy Saver Pro - Energy Saver Pro LLC (??) Novinky.cz Zázra ný p ístroj na úspor elekt iny je podvod, varje asopis dtest P ístroj Energy Saver Pro prodávaný na internet, který má spo it až 75 procent náklad na elektricko energii, nefngje a jde o podvod na spot ebitele. Uvedl to ve st ed asopis dtest, který kv li tom podal trestní oznámení. 19

20 ZÁV R Existje celá ada spot eby kde reglace na nižší p íkon, t eba i centrálním reglátorem, má smysl íkladem m že být osv tlení, kdy stávající sostava bez možnosti reglace je dopln na centrálním reglátorem reglace výkon ve ejného osv tlení podle denních podmínek. reglace osv tlení pr myslových hal, obchod, atd. podle denní složky osv tlení,. Je t eba ale vycházet z podstatných pot eb a d kladné analýzy d sledk Centrální nap ové reglátory, m ni e nap tí se pro reglaci nap tí v sostav, nebo i reglaci výkon za ízení, se požívají více než 20 let a existje celá ada dodavatel So asná aplikace ve smysl úspor elektrické energie se však liší p edevším marketingem 20

21 kji za pozornost Dotazy? Kontakt: Ji í Drápela Vysoké ení technické v Brn Faklta elektrotechniky a komnika ních technologií Ústav elektroenergetiky Technická 3082/ Brno tel: drapela@feec.vtbr.cz, drapela@ieee.org 21