Eficiencia energética con ecodiseño

La segunda fase del Reglamento sobre diseño ecológico de la UE eleva el listón de la eficiencia energética de los motores eléctricos, y seguramente el resto del mundo seguirá sus pasos.

La eficiencia energética desempeña un papel fundamental en la consecución de las emisiones netas cero. Si bien algunas de las tecnologías incluidas en la hoja de ruta hacia la descarbonización (como el hidrógeno verde y la captura de carbono) aún no están listas, hoy en día hay equipos energéticamente eficientes disponibles. Por esta razón, la Agencia Internacional de Energía (AIE) llama a la eficiencia “el primer combustible, el combustible que no tienes que usar”.

Los motores eléctricos son un lugar lógico para centrar los esfuerzos de eficiencia energética. Son esenciales en casi todas las industrias y, en conjunto, consumen más del 45% de toda la electricidad generada a nivel mundial. En parte, esto se debe a que muchos motores que se utilizan hoy en día son modelos más antiguos y menos eficientes energéticamente.

Para garantizar que las instalaciones instalen motores modernos y energéticamente eficientes, la Unión Europea (UE) ha publicado elReglamento de ecodiseño . Esta legislación establece estándares mínimos de eficiencia energética para nuevas instalaciones y actualizaciones de motores existentes con el objetivo de mejorar "la circularidad, el rendimiento energético y otros aspectos de sostenibilidad ambiental de los productos de la UE". Esto es lo que los ingenieros necesitan saber al respecto.

La UE utiliza estándares internacionales de eficiencia (IE) para describir la eficiencia del motor, donde cada aumento en el número refleja aproximadamente un 20% menos de pérdidas que el anterior. El Reglamento sobre diseño ecológico se está aplicando en dos fases. La primera fase entró en vigor en julio de 2021. Requiere motores con una potencia nominal inferior a 0,75 kW para lograr una eficiencia IE2 y motores superiores a 0,75 kW para lograr una eficiencia IE3. Este requisito incluye motores freno con frenos externos y motores diseñados para atmósferas potencialmente explosivas.

La fase uno ha sido un éxito y la fase dos entrará en vigor a partir del 1 de julio de 2023. Esta fase se basa en los requisitos establecidos en la fase uno. En la fase dos, IE4 se convierte en la clase de eficiencia mínima para motores trifásicos de 1, 4 y 6 polos de una sola velocidad para áreas seguras con potencias nominales de entre 75 y 200 kW. La fase dos también requiere motores con protección “Ex be”, así como motores monofásicos con una potencia nominal superior a 0,12 kW, para alcanzar una eficiencia IE2 como mínimo. Sin embargo, la segunda fase excluye los motores freno.

Estos cambios, aplicados a escala, tendrán un enorme impacto para 2023; se prevé que el Reglamento de Ecodiseño produzca un ahorro de energía anual de 110 TWh, equivalente al uso total de energía de los Países Bajos.

Los nuevos estándares mínimos del Reglamento sobre diseño ecológico son bienvenidos y desempeñarán un papel importante en la descarbonización de la industria europea. Para las empresas que buscan lograr una eficiencia energética aún mayor, existe potencial para ir más allá. La última generación de paquetes de accionamiento por motor utiliza tecnología de reluctancia síncrona (SynRM) para lograr la eficiencia IE5. Las empresas pueden estar interesadas en actualizar a los motores más eficientes para minimizar las emisiones o debido a los convincentes argumentos financieros a favor de la eficiencia.

El coste inicial de un motor representa sólo el 2% de su coste total de propiedad (TCO). Alrededor del 1% se destina al mantenimiento de por vida y el 97% restante se gasta en electricidad. En comparación con un motor menos eficiente que funciona continuamente a máxima velocidad, un motor SynRM y un paquete de transmisión pueden reducir los costos de energía hasta en un 60 %. Por lo tanto, la eficiencia del motor tiene un impacto significativo en el TCO del motor, especialmente cuando los precios de la energía son altos.

Por ejemplo, cuando el fabricante australiano de alimentos Campbell's cambió cuatro motores utilizados en compresores de refrigeración a modelos IE5 SynRM de 55 kW, logró importantes ahorros. Los motores eliminan más de 130 toneladas de emisiones de CO2. Los nuevos motores también le ahorran al fabricante $9,750 en costos de energía cada año.

Si bien la UE es la primera región en aplicar los requisitos de eficiencia IE4, se espera que otras regiones sigan sus pasos. También es probable que la legislación siga exigiendo una eficiencia energética aún mayor en las industrias, impulsada por ambiciones netas cero y habilitada por los continuos avances tecnológicos.

El Reglamento de Ecodiseño establece estándares claros y razonables para los motores industriales, y eso es una buena noticia para todos: las instalaciones ahorran dinero y un equipamiento más eficiente acerca a la sociedad al Net Zero.

Daniel Eberli está enDivisión de motores IEC LV de ABB