CAD pode ajudar a atender aos padrões de eficiência para motores elétricos

Brian Casey, CEO da ECM PCB Stator Technology | 09 de maio de 2023

De olho na sustentabilidade, o órgão governamental está implementando gradualmente Padrões Mínimos de Desempenho Energético (MEPS) legalmente obrigatórios para motores. Isto deve-se em grande parte ao facto de os oito mil milhões de motores eléctricos actualmente em uso na União Europeia consumirem quase 50% de toda a electricidade que a região produz, segundo dados da UE.

Reduzir esse sumidouro de energia através da regulamentação é um objectivo óbvio para os decisores políticos europeus que procuram uma rede eléctrica mais amiga do ambiente. A regulamentação resultante fez com que as empresas procurassem soluções para adaptar os produtos às novas regras de desempenho. Tal como acontece com muitos desafios comerciais, a solução para a rápida transição para milhões de motores elétricos altamente eficientes está no design.

Antes de aprofundar este assunto, são necessárias algumas informações básicas sobre o regime regulamentar da UE. Em 2019, o Parlamento Europeu aprovou legislação de “ecodesign” com um quadro para a introdução progressiva de requisitos mínimos de eficiência dos motores elétricos com base nas classes IE1 (Eficiência Padrão) a IE4 (Eficiência Super-Premium) da Comissão Eletrotécnica Internacional. Esses novos regulamentos MEPS têm um escopo amplo – abrangendo tudo, desde eletrodomésticos até ar condicionado industrial – e se aplicam a motores com faixa de potência de 0,12 kW a 1.000 kW.

Em julho de 2023, a UE tornar-se-á a primeira região do mundo a tornar obrigatória a classe de eficiência IE4 para algumas categorias de motores elétricos. No total, a União Europeia espera que este quadro elimine anualmente 40 milhões de toneladas de emissões de CO2. Além disso, a UE prevê que os seus regulamentos de concepção ecológica para motores pouparão às famílias europeias 22 mil milhões de dólares em custos de energia, proporcionando 110 TWh de poupança anual de energia até 2030. Este último é equivalente ao consumo anual de electricidade dos Países Baixos.

Para colocar isto em contexto, através da simples utilização de motores mais eficientes, a UE pode poupar tanta energia como a que a sua sétima maior economia consome actualmente anualmente. Tudo isto são boas notícias para o ambiente, para os países da UE e para os seus cidadãos. Ainda assim, permanece um enigma. Como é que os fabricantes mundiais de produtos eletrónicos convertem centenas de linhas de produtos com motores elétricos que cumprem as normas de conceção ecológica da UE?

Parte da resposta reside em aceitar que o status quo – utilizando motores eléctricos tradicionais e disponíveis no mercado – não será suficiente para os fabricantes que vendem na Europa. As máquinas convencionais raramente atingem taxas de eficiência acima de 75% e oferecem pouca ou nenhuma otimização de projeto. Essas classes de motores elétricos são volumosas e barulhentas e requerem muita matéria-prima para serem produzidas. Além disso, são dispendiosos e complicados de fabricar e eliminar.

A dependência contínua desta tecnologia ultrapassada é a principal razão pela qual os sistemas de motores eléctricos absorvem 50% da produção anual de electricidade da UE e são responsáveis ​​por mais de 50% do consumo global de energia. Em suma, a UE – e outras regiões que exigem padrões mais elevados de eficiência motora – não podem resolver os desafios energéticos do século XXI utilizando tecnologia motora com 50 anos de idade.

Para os intervenientes comerciais, o cumprimento dos Padrões Mínimos de Desempenho Energético (MEPS) da União Europeia exigirá a capacidade de criar motores eléctricos de melhor desempenho e de concepção personalizada que possam ser produzidos de forma sustentável. Como uma startup, a abordagem da ECM PCB Stator Technology para atender a essa necessidade se resume a duas coisas: tecnologia de motor avançada e CAD.

No lado técnico, a ECM desenvolveu motores elétricos de placa de circuito impresso – ou PCB Stator. O Estator PCB substitui os enrolamentos de cobre encontrados em máquinas elétricas convencionais por um estator ultrafino. Os motores elétricos que incorporam estatores de placa de circuito impresso da ECM são menores, 70% mais leves, alcançam eficiências de até 96% e utilizam até 80% menos matérias-primas do que as máquinas convencionais.

A ECM une essa ciência do PCB Stator à sua plataforma CAD PrintStator. Isso permite que os inovadores obtenham desempenho preciso e especificações dimensionais para criar soluções personalizadas de motores elétricos integradas com a tecnologia patenteada PCB Stator. Por exemplo, se um fabricante europeu de máquinas de lavar necessita de um motor eléctrico de 1,62 cavalos que atinja uma eficiência de 94% e esteja em conformidade com um formato exacto, isso pode ser concebido através do software.