في حين أن الانتقال من مصادر الطاقة كثيفة الكربون إلى مصادر الطاقة المتجددة هو أقصر طريق نحو مستقبل خالٍ من الكربون، إلا أنه لا يكفي.
يعد تحسين كفاءة الطاقة أحد التوجهات الأربعة الرئيسية لحركة إزالة الكربون، جنبًا إلى جنب مع تطوير مصادر طاقة نظيفة ومتجددة ، واستبدال التطبيقات كثيفة الكربون ببدائل كهربائية، وتسريع نشر التقنيات الناشئة في مجالات مثل الهيدروجين واحتجاز الكربون.
تعتبر وكالة الطاقة الدولية (IEA) أن تحسينات كفاءة الطاقة ضرورية لمستقبل مستدام، واصفة إياه بأنه “الوقود الأول” في التوجه نحو صافي انبعاثات الكربون الصفرية بحلول عام 2050.
تقدر الوكالة أن تدابير كفاءة الطاقة المعتمدة عالميًا يمكن أن تقلل من استخدام الطاقة بنسبة سبعة في المائة بحلول عام 2030 مع الاستمرار في تمكين الاقتصاد من النمو بنسبة 40 في المائة.
يمكن أن يكون لهذه التدابير تأثير فوري تقريبًا باستخدام التكنولوجيا الحالية المتاحة بسهولة ، مثل محركات السرعة المتغيرة (VSDs) المقترنة بمحركات كهربائية عالية الكفاءة.
تعمل الملايين من المحركات الكهربائية على تشغيل الضواغط والمراوح والمضخات والناقلات والآلات الأخرى في كل صناعة تقريبًا اليوم، وهي تتراوح من أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء إلى خطوط إنتاج المصانع ومعدات الضخ لمعالجة المياه وتزويدها.
الحقيقة هي أن مستويات كفاءة المحرك قد تحسنت بشكل كبير – ولأن المحركات تتمتع بعمر خدمة طويل ، فإن العديد من المحركات القديمة لاتزال في الخدمة ولا تلبي مستويات الكفاءة الجديدة، هناك فرصة كبيرة لاستبدالها بمحركات أحدث وأكثر كفاءة وإقرانها بمحركات VSD لتحقيق أقصى قدر من التوفير.
حزم محرك لتوفير الطاقة من المستوى التالي
إن التقدم من قبل الموردين ، إلى جانب التشريعات الخضراء مثل توجيه التصميم البيئي للاتحاد الأوروبي – الذي ينص على أن المنتجات التي تستخدم الطاقة والمنتجات ذات الصلة بالطاقة يجب أن تفي بمتطلبات بيئية معينة – تحفز باستمرار إنتاج محركات ومحركات أكثر كفاءة.
يمكن للصناعات أن تقلل من استخدام الطاقة ، في المتوسط ، بنسبة 25 في المائة عن طريق التبديل ببساطة إلى المحركات الحديثة المقترنة بمحركات VSD.
تقلل تقنية VSD من إهدار الطاقة من خلال مطابقة سرعة المحرك وعزم الدوران مع المتطلبات الفعلية للعملية ، بدلاً من السماح للمحركات بالعمل بأقصى سرعة طوال الوقت. ومع ذلك ، فإن حوالي 23 بالمائة فقط من محركات العالم تستخدم هذه التكنولوجيا.
حقيقة أنه من المتوقع أن يتضاعف عدد المحركات الصناعية بحلول عام 2040 يجعل هذا التباين تحديًا أساسيًا يجب معالجته، لحسن الحظ ، فإن توجيه التصميم الإيكولوجي يشجع بنشاط استخدام المحركات التي تلبي معايير الكفاءة الدولية (IE).
اعتبارًا من يوليو 2023 ، سيتعين على بعض أنواع المحركات تلبية تصنيف IE4 (ثاني أعلى فئة متوفرة حاليًا) باعتبارها الحد الأدنى من معايير الكفاءة.
ومع ذلك ، من الممكن إجراء عمليات مستقبلية باستخدام تقنية IE5 الأكثر كفاءة والمتوفرة بالفعل في محرك التردد المتزامن (SynRM) وحزمة VSD.
يوفر هذا توفيرًا أفضل في استهلاك الطاقة ووقت التوقف عن العمل والصيانة والتكاليف المستمرة الأخرى مقارنة بالمحركات الحثية القياسية ، والتي تعد معيار الصناعة الحالي.
جهد جماعي لدفع الاستدامة
بالنسبة للمجموعة السويدية Ikea ، شركة التجزئة الرائدة في مجال الديكور والأثاث في العالم ، تعتبر الاستدامة محركًا رئيسيًا للابتكار والنمو ، إلى جانب الالتزام بالطاقة المتجددة.
قامت المجموعة بتركيب أنظمة HVAC المجهزة بمحركات ABB في اثنين من أكبر متاجرها في إسبانيا. وكانت النتيجة زيادة بنسبة 25 بالمائة في كفاءة الطاقة لكل نظام.
وبالمثل ، قام أحد المنتجعات الفاخرة في ولاية راجستان بالهند بتركيب أكثر من 50 محرك ABB على وحدات مناولة الهواء ومضخات نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الخاص به، يساعد هذا المنتجع في توفير حوالي 30 بالمائة من استخدامه السنوي للطاقة.
يمكن أن تساعد كفاءة الطاقة في الوصول إلى أهداف خفض الانبعاثات بنسبة 40 بالمائة المحددة في اتفاقية باريس.
في حين أن الخطوات المتخذة لتحسين هذين النظامين HVAC قد تبدو صغيرة ، فإن تطبيق حلول مماثلة في العديد من المباني يمكن أن يمثل بشكل جماعي خطوة عملاقة نحو مجتمع أكثر استدامة من الناحية البيئية.
التخفيف من التوافقيات في التطبيقات الحرجة
تحتوي جميع شبكات الطاقة على مستوى معين من التشويه فيها – مع أحد أكثر أنواع التشويه شيوعًا هو التوافقيات. يؤدي هذا إلى خسائر في الشبكة مما يؤدي إلى إهدار الطاقة وزيادة التكاليف.
يمكن أن تتسبب التوافقيات أيضًا في حدوث تداخل مع المعدات الكهربائية الحساسة ، مما يؤدي إلى تلف كفاءة الشبكة وموثوقيتها.
يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشاكل خطيرة للتطبيقات الحرجة في بيئات مثل المستشفيات والمرافق ومراكز البيانات.
نظرًا للطريقة المتأصلة التي تستهلك بها محركات الأقراص التقليدية الطاقة الكهربائية ، فإنها تقدم عادةً التوافقيات في شبكة الإمداد.
حلت ABB هذا التحدي من خلال تطوير محركات توافقية خاصة منخفضة للغاية (ULH). لا تتطلب أي مرشحات معقدة أو ترتيبات متعددة النبضات أو محولات خاصة لتقليل التوافقيات ، حيث إنها لا تنتج أي توافقات في المقام الأول.
استخدام قوة الرقمنة
التحسينات المبتكرة لا تنتهي مع الأجهزة. تمكن الخدمات الرقمية المرتبطة بالتقنيات الحديثة المشغلين من تحديد ومعالجة أوجه القصور.
من خلال التوصيلات وأجهزة الاستشعار والخدمات عن بُعد ، يمكن للأنظمة توفير بيانات في الوقت الفعلي عن استخدام الطاقة والأداء وحالة المعدات الكهربائية الدوارة.
يتيح ذلك للمشغلين اتخاذ الإجراءات التي من شأنها تحسين استخدام الطاقة ، وبالتالي تحسين كفاءة الطاقة. نظرًا لأن هذه الأنظمة متصلة رقميًا ، يمكن تنفيذ إجراءات تحسين الطاقة عن بُعد ، مما يقلل الحاجة إلى العمالة المكلفة في الموقع.
على سبيل المثال ، تخدم شركة المياه CAFC في إيطاليا 122 بلدية على مساحة شاسعة ، مع 250 موظفًا يقومون بإجراء فحوصات دورية وتدخلات الصيانة عند حدوث أعطال.
لتقليل عدد موظفي الصيانة وتحسين أنشطتهم ، قدمت الأداة الحل الرقمي ABB Ability ،Condition Monitoring لمحركات نقل الحركة.
تتيح خدمة مراقبة الحالة، التي تم تمكينها بواسطة تقنية الاتصال الذكية ، لـ CAFC إجراء صيانة تنبؤية أو “قائمة على الحالة” ، وهذا يعني أنه يمكن إجراء الصيانة بناءً على الحالة الفعلية بدلاً من جدول زمني محدد ، والتدخل فقط عند الضرورة.
بمساعدة رؤى البيانات واتخاذ القرارات المستنيرة ودعم الخبراء ، تمكنت الأداة من تقليل استهلاك الطاقة وتكاليف الصيانة. اليوم ، يقوم CAFC بإجراء صيانة مرة واحدة في السنة على جميع المحركات والمضخات في قنوات المياه ، يشارك فيها كهربائي وميكانيكي فقط.
سيستمر الأخير في أداء المهام التي يجب القيام بها في الموقع ، مثل التشحيم. ومع ذلك ، من المحتمل ألا يكون التواجد المادي للكهربائي ضروريًا لأن التقنيات الرقمية لشركة ABB تسمح بالمراقبة عن بُعد للمعلمات.
تمهد نماذج الأعمال المرنة الجديدة الطريق أيضًا لخدمات تحسين الطاقة المستمرة. يمكن لشريك موثوق به مثل ABB تقاسم المسؤولية عن التحسين التدريجي لكفاءة الطاقة للمعدات التي تعمل بمحرك كهربائي مع زيادة قيمة أصول العملاء إلى الحد الأقصى.
كفاءة الطاقة هي المستقبل
في حين أن تحسينات كفاءة الطاقة قد تبدو وكأنها استثمار مسبق أكثر تكلفة، فإن المردود عادة ما يكون في غضون بضع سنوات، فمع أسعار الطاقة اليوم، يمكن أن يكون وقت الاسترداد قصيرًا مثل بضعة أشهر.
إلى جانب ذلك، ستستمر كفاءة الطاقة في دفع الأرباح إلى ما بعد هذه الفترة كنتيجة لتحقيق وفرة إضافية في التكاليف وفوائد الأداء والاستدامة، هذا يجعل إزالة الكربون قابلة للتطبيق اقتصاديًا في جميع أنحاء سلسلة القيمة مع توفير مسار عملي إلى صافي الصفر.
تكرس ABB جهودها لزيادة الوعي حول كيفية مساهمة الكفاءة في تحقيق Net Zero ، ولهذا السبب أطلقنا حركة كفاءة الطاقة في عام 2021 كمنتدى عالمي. نحن نعتبر هذا أمرًا بالغ الأهمية، مما يدفعنا إلى دعوة جميع الشركات الصناعية – حتى منافسينا – للانضمام.
بالإضافة إلى إلهام الآخرين، يتمثل الهدف الرئيسي في جمع أدلة دامغة في شكل دراسات حالة توضح إمكانية تقليل انبعاثات الكربون وخفض تكاليف الأعمال.
منذ إطلاقها في عام 2021، تلقت حركة كفاءة الطاقة ردود فعل إيجابية من جميع أنحاء الصناعة، حيث انضمت حوالي 300 شركة بالفعل، ومن بين هؤلاء رواد الصناعة مثل Microsoft و Alfa Laval و DHL Group و Wärtsilä.
