Entrando na era IE5 para eficiência energética

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Por Caroline Hayes

Publicado terça-feira, 14 de março de 2023

À medida que o sector da engenharia procura formas económicas e sustentáveis ​​de alcançar uma maior automação, o que está a impedir uma adopção mais ampla do motor IE5?

Os motores convertem energia elétrica em energia mecânica para acionar as peças. Hoje, estão omnipresentes, com estimativas de mais de oito mil milhões de motores eléctricos em utilização só na UE. Eles vêm em todos os tamanhos para uso em residências, escritórios, fábricas, equipamentos hospitalares e equipamentos fabris.

Estima-se que sejam responsáveis ​​por mais de 50 por cento do consumo global de electricidade e, com o aumento dos preços dos combustíveis, a operação energeticamente eficiente tornou-se uma questão económica e ambiental. A disponibilização de motores mais eficientes em termos energéticos contribuirá para a redução das emissões de CO2 e ajudará os países a atingir metas de emissões líquidas zero.

Os motores industriais são usados ​​para controlar o torque e a velocidade em correias transportadoras, braços robóticos, veículos guiados automaticamente e em compressores para regular o volume de ar, gás ou líquido que passa pelos tubos.

Eles são classificados em termos de classes de Eficiência Internacional (IE), com cada nível de eficiência gerando 10 a 20 por cento menos perda de energia na operação do motor (veja o quadro abaixo).

A classe IE5 é definida para motores para operação com velocidade variável. Richard Gee, gerente de vendas de motores e geradores da ABB no Reino Unido, diz que os motores IE5 produzem perdas de energia até 50% menores do que os motores IE2 equivalentes e perdas 20% menores em comparação com os motores IE4.

Os motores síncronos podem usar ímãs permanentes ou criar torque por meio de relutância magnética. Hoje, existem motores de ímã permanente (PM) IE5, motores de relutância síncronos IE5 e motores de relutância síncronos assistidos por PM IE5 disponíveis. Há trabalho sendo feito na criação de um motor de indução (ou assíncrono) IE5, mas é difícil conseguir uma eficiência tão alta, diz Norbert Hanigovszki, diretor de inteligência de drives da Danfoss.

O tipo de ímã usado afeta o custo e o tamanho do motor. Os materiais de terras raras utilizados em ímanes permanentes são escassos e geopoliticamente sensíveis porque a maioria é extraída na China, explica Hanigovszki. A ferrita é um ímã mais barato, mas é mais fraco, resultando em um motor maior.

As estimativas colocam os motores IE5 em não mais do que 1% do mercado total de automóveis atualmente. Parte da lenta adesão pode dever-se ao facto de os governos não exigirem quaisquer motores acima do IE3. Isto pode ser ditado pela geografia dos fabricantes de automóveis, observa Hanigovszki, com Danfoss, ABB e Siemens na Europa e GE e Allen-Bradley nos EUA, mas nenhum fabricante na China.

Como resultado, os motores IE5 são uma ferramenta para diferenciar produtos, mas são vistos como uma atualização de luxo e não como uma necessidade. Dado que um motor IE5 tem de ser fabricado especificamente e com um preço elevado, e tendo em conta que as poupanças podem não ser realizadas imediatamente, o custo total do projeto deve ser considerado, e não apenas o custo inicial do motor, aconselha Hanigovszki.

Isto é particularmente verdadeiro para projetos municipais onde os motores IE5 podem poupar custos de funcionamento e utilização de energia para grandes projetos que funcionam com motores a carga parcial ou velocidade parcial, tais como aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), bombeamento de água doce e tratamento de águas residuais. A electricidade utilizada para fornecer água às vilas e cidades é normalmente a tarifa de electricidade mais elevada, diz Hanigovszki, pelo que qualquer poupança será significativa.

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Os motores são projetados para operar por pelo menos 20 anos, mas a economia total de custos pode ser obtida de forma relativamente rápida. A ABB cita o exemplo de um motor de 110 kW funcionando a 1.500 rpm. A diferença no custo inicial do seu motor IE5 e de um motor IE3 “é insignificante em comparação com a poupança anual em custos de energia”. O pacote de motor IE5 pagará a diferença de custo após cerca de 13 meses. Além disso, continuará a gerar poupanças anuais durante o resto da sua vida útil. Dentro de cerca de 10 anos, a redução do uso de energia cobrirá o custo inicial de todo o pacote IE5, afirma a empresa.