Energija Ekonomija Ekologija 1 2010

8/18/2019 Energija Ekonomija Ekologija 1 2010

1/229

e k o n o m i j a

e k o l o g i j a

L i s t S a v e z a

e n e r g e t i ~ a r a

B r o j 1

/ G o d i n a

X I I / M a r t 2 0 1 0 .

U D C

6 2 0 . 9

I S

S N

b r .

0 3 5 4 - 8 6 5 1


2/229

RE Č GLAVNOG I ODGOVORNOG UREDNIKA

Poštovani č itaoci, Poznato Vam je da je pre šest godina donet Zakon o energetici,kao dokument koji nas približava

zakonodavnoj regulativi Evropske unije, a 2005.godine Skupština Srbije je usvojila «Strategiju razvojaenergetike Srbije u periodu do 2015.godine»(dalje Strategija) kao strateški dokument dugor č nograzvoja energetike. Ta dva dokumenta pretstavljaju osnovu energetske politike zemlje.

Međ utim mora se danas konstatovati da su mnoga planska opredelenja de finisana u «Strategijidugoroč nog razvoja energetike Srbije u periodu do 2015.godine» bila bazirana na mnogo pretpostavkikoje se iz objektivnih razloga do sada nisu mogle ostvariti:

• nije došlo do predviđ enog privrednog, posebno industrijskog razvoja Srbije;• ne ostvaruje se intenzivnije istraživanje energetskih potencijala, posebno nafte i prirodnog gasa;

• uvozna zavisnost se ne smanjuje;• bez većih pozitivnih pomaka u agregatnoj energetskoj e fikasnosti;• potrošnja energije, posebno električ ne, i dalje je veoma neracionalna;• ekonomski položaj energetske privrede se bitno nije poboljšao, a ekonomski kriterijumi kao

osnova kontrole energetskog sektora su nedovoljno prisutni, pre svega u oblastima politikecena;

• cene energije nisu ekonomske i realno se ne povećavaju bar do nivoa koji obezbeđ uje prostureprodukciju;• politika cena energenata je pod velikim uticajem socijalnih problema i kontrole in fl atornih

kretanja;• aktivnosti na restrukturiranju i transformaciji energetskih preduzeća nisu završene, itd.Takodje nisu bili predviđ eni sporazumi sa stranim kompanijama ostvareni prošle i ove godine

(RWE, SECI Energia S.p.A, Gasprom, Gaspromneft, Komiko i dr.) u privatizaciji i izgradnji novihenergetskih objekata.

Samim tim i predvidjanja razvoja energetike data u Strategiji neće biti ostvarena. Zbog toga se svake druge godine pravi Program ostvarivanja Strategije gde se realnije sagledavaju mogućnostirazvoja energetike u kratkoroč nom periodu. Završena je izrada drugog Programa ostvarivanja teStrategije kojim će detaljno biti obrazložen sadržaj i dinamika realizacije Prioritetnih programa razvojaenergetskog sektora u periodu do 2012. godine. Program se usklađ uje prema realnim potrebama zaenergijom i energentima, č ime je omogućena izmena i aktuelizacija Strategije razvoja energetike Republike Srbije do 2015. godine.

Međ utim zbog navedenih aktuelnih promena koje se dešavaju u energetici naše zemlje ( i sveta)neophodna je izrada nove Strategije dugoroč nog razvoja energetike, koja treba da se realizuje što pre. Po mom mišljenju novu Strategiju je potrebno doneti za .period do 2030.godine sa vizijom do2050.godine. Budući da se energetski objekti grade dugo ( 4 do 7 godina , pa i duže) i da je veknjihove eksploatacije optimalno od 25 do 30 godina, a sa revitalizacijom i do 40 godina, da uvodjenjenovih tehnologija i obnovljivih izvora zahteva duži period, da će u toku narednih 20 do 30 godinabiti zaposednuta sva ležišta fosilnih goriva, to je veoma korisno da se sagleda potreban razvoj zaduži vremenski period.Time bi se uskladili i sa strategijama razvoja energetike uradjenih od straneinternacionalnih organizacija za svet i razvijenih zemalja za sopstveni razvoj, koje su sve donesene zaminimum narednih 20-30 godina, mada ih ima i do kraja ovog veka.

Vizija do 2050. godine je neophodna da se uradi, jer prema ura đ enim analizama za prostorne planove rudarskih basena Kolubare i Kostolca, može se oceniti da će njihove rezerve biti najvećimdelom iscrpljene do tada, a to predstavlja najveći deo naših energetskih potencijala ( ne rač unajući potencijale na Kosovu i Metohiji koji nam za sada nisu raspoloživi). Kroz tu viziju moramo se pripremati za period kada će praktič no biti iscrpljene sve naše rezerve fosilnih goriva i kada će nam naraspolaganju ostati samo obnovljivi izvori energije.

Ovogodišnje Savetovanje ENERGETIKA 2010 sigurno će omogućiti bliže de finisanje pravacabudućeg razvoja energetike u Republici Srbiji, jer će okupiti vodeće energetič are naše zemlje koji će u svojim referatima i diskusijama na Okruglim stolovima dati svoj doprinos tome razvoju.

Glavni i odgovorni urednik

Prof.dr Nenad Đajić E N E R

G E T

I K A

2 0 1

0


3/229

Energija/Ekonomija/Ekologija

Broj 1; mart 2010.

Osniva~ i izdava~Savez energeti~ara

Predsednik SEProf. dr Nikola Rajakovi}

Sekretar SENada Negovanovi}

Glavni i odgovorni urednikProf. dr Nenad \aji}

Adresa RedakcijeSavez energeti~ara11000 BeogradKnez Mihailova 33tel. 011/2183-315faks 011/2639-368

E-mail:[email protected]

www.savezenergeticara.org.rs

Kompjuterski prelom EKOMARKDragoslav Je{i}

[tampa„Akademska izdanja“,Beograd

Godi{nja pretplata- 8.000,00 dinara - za inostranstvo 16.000,00

dinara

Teku}i ra~un SEbroj 355-1006850-61

Radovi su {tampani u izvornom

obliku uz neophodnu tehni~kuobradu.Nijedan deo ove publikacijene moè biti reprodukovan,presnimavan ili preno{en bezprethodne saglasnosti Izdava~a.

IZDAVA^KI SAVET

Dr Petar [kundri}, ministarrudarstva i energetike

Mr Boìdar \eli} , ministar zanauku i tehnolo{ki razvoj

Mr Mla|an Dinki} , ministarekonomije i regionalnograzvoja

Dr Oliver Duli} , ministar ìvotne

sredine i prostornog planiranjaDr Kiril Krav~enko , gen.direktor NIS ad

Milo{ Bugarin , predsednik PKSDragomir Markovi} , gen.dir.

JP EPS-aDr Dimitrij Mali{ev , predsednik

UO NIS a.d.Dr Aca Markovi} , predsednik

UO EPSProf. dr Milo{ Nedeljkovi},

dràvni sekretarDu{an Mraki} , dràvni sekretarProf.dr Ivica Radovi} , dràvni

sekretarDr Slobodan Ili} , dràvni

sekretar

Neboj{a ]iri} , dràvni sekretarLjubo Ma}i} , direktor Agencije

za energetiku SrbijeDr Milo{ Milankovi} , gen.dir.

JP Elektromreà SrbijeDu{an Bajatovi} , gen.dir.

JP SrbijagasSr|an Mihajlovi} , gen.dir.

JP TransnaftaMr Zlatko Dragosavljevi} , gen.

dir. JP PEUBranislava Mileti} , gen.dir.

EP Republike SrpskeDrago Davidovi} , predsednik

SE Republike SrpskeDr Tomislav Simovi} , gen.dir.

Montinvest ad

Dr Vladan Pirivatri} , gen.dir.Energoprojekt Holding

Zoran Predi} , gen.dir.JKP Beogradske elektrane

Dr Bratislav êperkovi} ,predsednik UO JP Transnafta

Stevan Mili}evi} , direktorPD EDB, doo

Petar Kneèvi} , dir.PD TENT, d.o.o.

Dragan Stankovi} , direktorPD HE \erdap, d.o.o.

Mijodrag îtakovi} , dir.PD Drinsko-Limske HE

Dragan Jovanovi} , dir.TE-KO Kostolac

Predrag Radanovi} , iz.direktor

NIS NaftagasArkadij Jerizarjan , iz.direktor

NIS PetrolSa{a Ili} , iz.direktor

NIS TNGSlobodan Mihajlovi} , direktor

PD Elektrosrbija, d.o.o.Neboj{a ]eran , direktor

PD RB Kolubara, d.o.o.Tomislav Papi} , direktor

PD Elektrovojvodina, dooMilo{ Samardì} , direktor

PD Panonske TE-TOJanko ôbrda , direktor

Novosadske toplaneDragoljub Zdravkovi} , direktor

PD Jugoistok, d.o.o.

Boban Milanovi} , direktorPD Centar, doo

Ra{a Babi} , direktorTermoelektro, ad

Dr Nenad Popovi},ABS Holding

Milorad Markovi} , predsednikHK Minel

Marko Pejovi} , potpredsednikSE

Dr Dragan Kova~evi} , gen.dir.EI „Nikola Tesla“

Dr Vladan Batanovi} , gen.dir.Institut „Mihajlo Pupin“

Dr Zlatko Rako~evi} , gen.dir.Instituta Vin~a

Prof.dr Miodrag Popovi} ,dekan Elektrotehni~kogfakulteta Beograd

Prof.dr Du{an Gvozdenac ,Tehni~ki fakultet Novi Sad

Prof.dr Milun Babi} , Ma{inskifakultet u Kragujevcu

Dr Svetislav Bulatovi} ,EFT Group

Slobodan Babi} ,Rudnap Group

Dr Vladimir @ivanovi} , SEDragojlo Baàlac , SE

REDAKCIONI ODBOR Slobodan Petrovi} , sekretar

Odbora za energetiku PKS

Prof. dr Ozren Oci} Prof.dr Petar \uki} , TMFDragan Nedeljkovi} , novinarDr Vojislav Vuleti} , gen.sek.

Udruènje za gasRadi{a Kosti} , direktor

Elektroistok izgradnjaSavo Mitrovi} , direktor

Sever SuboticaDr Branislava Lepoti} , dir.

JP TransnaftaMom~ilo Cebalovi} , dir.za

odnose s javno{}u EPSDr Predrag Stefanovi} ,

Institut Vin~aDr Du{an Unkovi} , NIS a.d.Jelica Putnikovi} , novinarMiroslav Sofroni} ,

PD TENT d.d.Mile Danilovi} , dir.

Termoelektro EnelProf.dr Vojin ôkorilo , RGFKrstaji} Sekula , novinarRoman Muli} , SERade Borojevi} ,

Privredna komora BeogradaNikola Petrovi} , dir.

ENERGETIKA d.o.o. e n e r g i j a

e k o n o m i j a e k o l o g i j a


4/229

e n e r g i j a


ENERGETIKA 2010

ORGANIZACIONO – PROGRAMSKI ODBOR

Predsednik: Milun Babić

Sekretar: Nada Negovanović

Članovi: Miloš Nedeljković, Kanevče Gligor, Adriana Sida Manea,Jovica Milanović, Đorđi Biljanovski, Miroslav Bosančić,Tomislav Papić, Ljubo Maćić, Radiša Kostić, Dešan Ivanović, Milenko Nikolić, Tomislav Simović, Milorad Marković


5/229

Međunarodno savetovanje

u organizaciji Saveza energetičara

pod pokroviteljstvom

Ministarstva rudarstva i energetike,

Ministarstva nauke i tehnološkog razvoja,

Ministarstva životne sredine i prostornog planiranja,Ministarstva ekonomije i regionalnog razvoja,

PKS, JP EPS, NIS a.d. Novi Sad, JP EMS, JP Srbijagas

Zlatibor, 23.03. – 26.03.2010.

energijaekonomijaekologija


6/229

Sadràj[007] M. Kosti}

Mere za pove}anje energetske efikasnosti pogona saelektromotorima

[020] S. Adì}, R. Strikovi}Javna regulacija: konkurentnost i razvoj energetskog sektora

[028] D`. Sinanovi}, A. Jahi}, A. Botali}Osvrt na mogu}e modele trì{ta eletri~ne energije primenjive nadràve iz okruènje Jugoisto~ne Evrope

[034] B. Zubi}Energetika u AP Vojvodini

[041] M. Gruji}, S. [evi}, V. Mirovi}-Pjeva~Aktivnosti grada Beograda na polju savremenog energetskogplaniranja

[047] Lj. Gigovi}, Z. Veli~kovi}

Vojnogeografske karakteristike energetike Srbije[053] T. Martinovi}, I. [kokljev

Regionalno trì{te balansne energije[058] B. [upi}

Pravila elektroenergetskog trì{ta Evropske Unije[065] N. Djajic, D. Ivezic, D. Mavrakis

Regional cooperation on energy and environment - Energy Viewof Countries - Members of the Organization of the Black SeaEconomic Cooperation (BSEC)

[068] M. Mesarovi}A Bidirectional Method of Approach to National Energy SystemPlanning

[075] D.Ivezi}, M. @ivkovi}, T. Tanaskovi}, D. Danilovi}, V. Karovi}-Mari~i}Energetski indikatori odrìvog razvoja op{tina isto~ne Srbije

[080] Z. Jankovi}Proaktivni menad`ment kao poslovni koncept uspe{nihpreduze}a

[087] T. Simovi}Energetska efikasnost i gra|evinarstvo - stanje u Srbiji

[089] D. Mandi}, M. Mesarovi}, S. Mili}Jedan pogled na dugoro~ni razvoj proizvodnje elektri~ne energijeu Republici Srbiji

[096] N. Miladinovi}, D. Kova~evi}, S. Milosavljevi}, M.Su{i}Baza podataka za ocenu stanja generatora u elektranama EPS-a

[103] M. Nikoli}, @. Gagi}, G. Klasni}, , M. Nikoli}, N. Radmilovi},V. Petkovski, V. GregusJedna realizacija simulatora parne turbine snage 210MW

[111] M. Jovanovi}, M. Mili}, Z. Stojanovi}Kontrola sagorevanja u loì{tima kotlova TENT B (2x620 MWe)[115] J. Dragosavac, @. Janda, T. Gaji}, J. Pavlovi}, D. Arnautovi}

Ispitivanja grupnog regulatora reaktivne snage elektane TENT-Ana realnom modelu

e n e r g i j a



7/229

[121] J. Dragosavac, @. JandaCoordinated regulation of reactive power in multi-generatorsteam power plant

[125] A. Aleksi}Primer smanjenja potro{nje rashladne vode uvo|enjemzatvorenog sistema recirkulacije

[130] S. Despotovi}, N. Krajnovi}, V. Vu~urevi}, P. Krsti}, M. Crn~evi}Nadzor i upravljanje sistema za otpepeljavanje sa elektrofiltrima

bloka A5 TE Kolubara[135] Z. N. Milovanovi}

Metode tehni~ke dijagnostike za analizu stanja parnih turbina[142] D`. Sinanovi}, A. Jahi}, A. Botali}

Primer tehnoekonomske analize razvoja elektroenergetskogsistema

[146] Z. N. Milovanovi}, S. Dumonji}-Milovanovi}Sigurnost snabdijevanja toplotnom energijom i tehnolo{komparom u Republici Srpskoj

[152] M. Ivkovi}, Z. Dragosavljevi}, J. Miljanovi}Mehanizovanje tehnolo{kih faza procesa podzemne eksploatacijeuglja u rudnicima Srbije kao uslov njihovog opstanka

[156] M. Kezovi}, G. Savi} , D. @ivkovi}Analiza varijacija kvaliteta uglja na povr{inskom kopu ‘’Tamnava-Zapadno polje’’

[162] D. V. Barjaktarovi}, J. Kova~evi}Zna~aj sjeni~ko-{tavaljskog basena u termoenergetskomsistemu Srbije

[167] Z. N. Milovanovi}, D. Jeremi}, S. Dumonji}-Milovanovi}Strategija razvoja energetskog basena Gacko - stanje i mogu}ipravci

[172] M. Ko{anin, D. Ze~evi}, M. Popovi}Uticaj rudni~kih voda iz ibarskih rudnika kamenog uglja naìvotnu sredinu

[176] M. Ko{anin, D. Ze~evi}, M. Popovi}Zaboravljeni prirodni resursi ibarsko-kraljeva~kog ugljenogbasena-mogu}nost energetskog preporoda od dràvnog interesa

[179] V. Vu~urevi}, I. Gojkovi}, M. Crn~evi}, M. Pavlovi}, K. Zori},D. Milisavljevi}Nadzor i upravljanje bunarskim pumpama pri odvodnjavanjuPovr{inskog otkopa „Drmno“ - Kostolac

[184] V. @ivanovi}Uljni {kriljci - „zapostavljeni “ potencijal Srbije

[189] J. Kova~evi}, D. Barjaktarovi}, M. Kneèvi}Uran Srbije i njegovo mesto u enegetici

[193] N. Ruìn, S. Petrovi}, K. Stojanovi}, D. MirosavljevUporedno merenje potro{nje aktivne elektri~ne energijenaponskim transformatorima klase ta~nosti 0,2 I 0,5

[198] N. Pej~i}, N. Grubor, D. Kovini}Trofazni transformator sa motanim delta jezgrom“SHINGLE CORE”

[202] D`. Sinanovi}, A. Jahi}, A. Botali}Analiza vi{ih harmonika optere}enja PC-a sprega transformatoraDYg

[208] M. Mir~i}, S. Stojkovi}Uticaj elektromagnetski spregnutih vodova na pode{enje prvogstepena distantne za{tite

[214] S. Stojkovi}Analiza uticaja kvarova u distributivnoj mreì na distribuiranesinhrone i indukcione generatore softverskim alatom ATP-EMTP

[221] S. Mar~eta, B. Holik, V. Ga~i}, M. \uri}

Pravci razvoja AMI/AMM sistema u Evropskoj Uniji sa osvrtom nastanje u Srbiji[226] D. Ristivojevi}, S. Vukovi}, D. Slavkovi}

Prelazni procesi pri zemljospoju faze sa ku}i{tem transformatora6/0,4 kV

e n e r g i j

a



8/229

energija

[007]

Rezime Elektromotori su najveći potrošač električ ne energije u industji (oko 70%), gde se koriste u proizvodnim procesima, ikomericijalnoj potrošnji (oko 40%). Pogoni sa motorima troše izmeđ u 35% i 40% od celokupne proizvedene električ neenergije u svetu. Ukupni potencijali za uštede se procenjuju na 20-30%.

Energetski e fikasni pogoni ne sadrže samo energetski e fikasne motore. Naprotiv, radi se o energetski e fikasnim sistemima ucelini. Mnogi korisnici pogona daju prednost kupovini jeftinijih komponenti i manjim investicionim ulaganjima, u odnosuna energetsku e fikasnost. Da bi se postigla optimalna ekonomič nost, izbor treba izvršiti na osnovu najmanjih ukupnihtroškova (LLC), koji pored ivesticionih uvažavaju i troškove za utrošenu energiju tokom perioda eksploatacije, uz pravilanrad i kvalitetno održavanje. Analize pokazuju da troškovi za utrošenu električ nu energiju č ine više od 96% ukupnihtroškova, dok cena motora uč estvuje samo sa 3%, a troškovi održavanja sa oko 1%.. Oč igledno, da mere za smanjenje

potrošnje električ ne energije, po pravilu, donose pozitivan finansijski efekat. U ovom radu se razmatraju nekolikonajvažnijih mera za unapređ enje energetske ef fikasnosri, komponenti i sistema u celini:

1. Koriš ćenje energetski e fiksnih motora, motora energetske klase IE2 i IE3;

2. Upotreba pretvarač a sa regulacijom brzine (frekvencije);

3. Uvođ enje programa “Menadžment motora”, tj. optimizacije kompletnog sistema koja uključ uje:

a) Pravilan izbor komponenti sistema (pumppi, ventilatora, kompresora,…) sa visokim stepenom iskoriš ćenja;

b) Dimenzionisanje motora na osnovu procene opterećenja (i stepena iskoriš ćenja) slič nih motora u radu;

c) Sprovođ enje kvalitetnog održavanja, uz pravilnu eksploataciju pogona.

4. Poboljšanje kvaliteta električ ne energije u mreži potrošač a, tj:

a) Eliminisanje (ili smanjenje): nesimetrije napona, viših harmonika, povišenja ili sniženja napona;

b) Povećanje faktora snage, instaliranjem kondenzatora za pojedninač nu ili centralnu kompenzaciju; i

c) Podešavanje vrednosti napona u granicama U N

± 5%, za smanjenje gubitaka snage i reaktivnih snaga delimič noopterećenih (podopterećenih) motora.

Jedan od najvažnijih faktora za uštede energije je upotreba energetski e fikasnih motora. Koriš ćenjem elektromotorima sa povećanim vrednostima stepena iskoriš ćenja mogu se postići uštede od 5-6%. IEC je razvio Standard za klkasi fikacijumotora po nivoima vrednosti stepena iskoriš ćenja, IEC 60034-30, sa ciljem da se, na globalnom nivou, harmonizujeodgovarjuća standaizacija motora snaga izmeđ u 0.75 kW i 375 kW. De finisane su č etiri energetske klase motora.

- IE1, motori standardne efikasnosti (Standard ef ficiency);

- IE2, motori visoke efikasnosti (High ef ficiency),sa 18-25% manjim gubicima u odnosu na IE1;

- IE3, motori vrlo visoke efikasnosti (Premium ef ficiency), sa 15-20% manjim gubicima od IE2; i

- IE4, motori super efikasnosti (Super Premium ef ficiency), što se prezentira kao cilj kome se teži.

Prema Direktivi 2005/32/EC primena motora navedenih energetskih klasa biće obavezujuća, i to:

- od 16. juna 2011, motori moraju biti najmanje klase IE2,

- od 1. januara 2015: (i) motori nominalnih snaga od 7.5-375kW moraju biti najmanje klase IE3, ili klase IE2 iopremljeni sa pretvaračima za regulaciju brzine (frekvencije); i

- od 1. januara 2017: (i) svi motori nominalnih snaga od 0.75-375kW moraju biti najmanje klase IE3, ili klase IE2 iopremljeni sa pretvaračima za regulaciju brzine ( frekvencije).

Sistemi sa motorima sadrže i druge energetske komponente: motore, pretvarač e, pumpe ili ventilatore. Motori i pretvarač i za regulisanje brzine (frekvencije) su važan deo ovih sistema. To je i razlog da se, pomenutom Direktivom 2005/32/EC,

Dr Miloje Kosti}

Institut Nikola Tesla, Belograd

UDC:621.313 : 621.316.17.004

Mere za povećanjeenergetske efikasnosti pogona sa elektromotorima


9/229

energija

traži da neke vrste pogona budu opremljene sa pretvarač ima za regulisanje brzine (frekvencije). Potrebna snaga za pogone pumpi ili ventilatara je srazmerna trećeim stepenom brzine (i protokla). Time se malim smanjenjem brzine (i protoka) znač ajno smanjuje utrošena energija. Na primer smanjenjem brzine (i protokla) za 20%, potrebna snaga se smanjuje za50%. Ovo omogućava da se u nekim sluč ajevima zameni nee fikasno smanjenje protoka sa ventilima i (ili) pojednostavimehanič ka transmisija.

Optimizacija kompletnog pogonskog sistema podrazumeva pravilan izbor: motora, cevovoda, prenosnika i krajnjihuređ aja (pumpi, ventilatora, kompresora, vuč nih sistema) kako bi se tražena funkcija izvršila uz najmanji utrošak energije.

Primer optimizacije kompletnog sistema je dat u poglavlju 5.2, na slici 8.

Ključne reči:energetska efikasnost, električna energija, elektromotor.

Meausure for Motor Sistems Efficiency Improvement

Electric motors are the most important type of electric load in Industrial sector (about 70%) where motors are used in the production processes, and Tertiary sector (about 40%). The systems in which these motors are operated consumed between35% and 40% of the generated electric energy world wide. There is a total potential for cost-effective improvement of theenergy ef ficiency of these motor systems by about 20% -30 %.

A highly ef ficient motor system is not just one with an energy ef ficient motor. Rather, overall system ef ficiency is the key tomaximum cost savings. Many motor system users tend to be more concerned with initial costs and obtaining the lowest bids

for components than with system ef ficiency. For optimum motor system economics, users should use a life-cycle cost (LCC)analysis to select the best equipment and then carefully operate and maintain the equipment for peak performance. Thiskind of analysis often shows that electricity costs represent as much as 96% of the total LCC, the initial capital outlayonly makes up 3% of the total, and maintenance accounts for a mere 1%. Clearly, any measure that reduces electricityconsumption will have a positive financial impact. In this paper describes a several ef ficiency opportunities that addressboth component and motor systems:

1. Use of Energy Ef ficient Motors, the IE2 and IE3 ef ficiency level;

2. Using Variable Speed (Frequency) Drives;

3. Establishing a Motor Management Program, i.e. optimize the complete system, including

a) Selecting the system components (pumps, fans, compressors,..) with high ef ficiency,

b) Selecting the Right Motor, on the base estimating of motor loads and motor ef ficiency in field,

c) Providing Basic Maintenance;

4. Improvement of Power Quality in-Plant Electrical Distribution, i.e.:

a) Eliminate: voltage unbalances, harmonics, overvoltage and undervoltage,

b). Power factor increasing, by installing capacitors at a particular motor, or utility point of delivery,

c) Adjusting voltage in the range ± 5% of their rated voltage, and decreasing losses and reactive power, i.e. ef ficiency and power factor increasing of part-load (lighting load) motors.

One of the major factors in such improvements is the use of energy ef ficient motors. Electric motors with improvedef ficiency can save about 5% of the consumed energy with motors. IEC developed a classi fication standard (IEC 60034-30)trying to globally harmonize energy ef ficiency classes for three phase induction motors that have a rated output P

N between

0,75 kW and 370 kW. Four ef ficiency classes are de fined:

- IE1 – Standard ef ficiency (equivalent to EFF2)

- IE2 – High ef ficiency (equivalent to EPAct/EFF1), with 18-25 % lower losses than IE1;

- IE3 – Premium ef ficiency (equivalent to NEMA Premium), with 15-20 % lower losses than IE2; and

- IE4 - Super Premium class ef ficiency levels are only presented in the form of an informative.

Under Directive 2005/32/EC requirements for motors shall apply in accordance with the following timetable:

- from 16 June 2011, motors shall not be less ef ficient than the IE2 ef ficiency level;- from 1 January 2015: (i) motors with a rated output of 7,5-375 kW shall not be less ef ficient than the IE3 ef ficiency

level, or (ii)meet the IE2 ef ficiency level, and be equipped with a variable speed drive.

- from 1 January 2017: (i) all motors with a rated output of 0,75-375 kW shall not be less ef ficient than the IE3ef ficiency level, or (ii) meet the IE2 ef ficiency level, and be equipped with a variable speed drive.

Electric motor systems include a number of energy-using products, such as motors, drives, pumps or fans. Motors andvariable speed drives are an important part of these products. This is why this Regulation (Directive 2005/32/EC) requiresthat certain types of motors be quipped with variable speed drives. For centrifugal fans or pumps with no static lift, the fl uid or air fl ow provided varies directly with the pump or fan rotational speed. The input power requirement varies asthe cube or third power of the speed ratio. Small decreases in equipment rotating speed or fl uid fl ow yield signi ficantreductions in energy use. For example, reducing speed ( fl ow) by 20% can reduce power requirements by approximately50%. This allows in some cases the replacement of inef ficient throttling devices and in other cases the simpli fication (oreven avoidance) of wasteful mechanical transmissions.

Optimize the complete system , including a correct sized motor, pipes, gears and ef ficient end-use equipment (fans, pumps, compressors, traction systems) to deliver the required energy service most ef ficiently. An example of motor systemoptimization is given in section 5.2, at.Fig.8.

Key words:ef ficiency improvement, electric energy, electric motor.

[008]


10/229

energija

1. Zna~aj asinhronih motora iuloga u u{tedi energije

Ukupna potrošnja električne energijeu svetu iznosi 18 200 TWh/god. Odtoga oko 40% otpada na pogonesa asinhronim motorima, pa su oniubedljivo najveći potrošač električneenergije, pri čemu na njih odlazi:

- 70% od celokupne potrošnjeelektrične energije u industriji i

- 40% od ukupne potrošnje električneenergije u tercijernom sektoru.

Oko 2/3 potrošnje asinhronih motoraotpada na pogone pumpi, ventilatora ikompresora.

U ovom prikazu se daju osnovni podaci o energetskim karakteristikamasavremenih asinhronih motora, Cilj jeda se naglasi uloga koju oni imaju usklopu celokupne potrošnje energije,

i da se istakne značaj mera koje sesprovode u cilju ušteda u potrošnjielektrične energije sa ovim motorima.Prvo su u SAD uvedeni motori sa

povećanim vrednostima stepenaiskorišćenja, 1992. je uvedena klasa„NEMA Energy-Ef ficient Motors”,a već 1993. je predložena klasa„NEMA PremiumEnergy-Ef ficijentMotors”. Krajem 2000-tih godina, iu Evropi preovladao stav da je nužnoiz ekonomskih razloga da se pređena primenu motora koji imaju manje

gubitke za 20% (klasa eff2) i cenu višuza 15-20%, odnosno manje gubitke za40% (klase eff1).

Konačna harmonizacija standarda je sprovedena 2008. godine kada jeusvojen relevantni Internacionalnistandard IEC 60034-30: Energetskeklase trofaznih asinhronih motora sakratko spojenim rotorom (IE Code)[9], koji definiše, redom, tri nivoamotora po nominalnim vrednostimastepena iskorišćenja, IE1, IE2 i IE3.Motori više energetske klase imaju

veće vrednosti stepena iskorišćenja.Tako motori energetske klase IE2imaju manje gubitke snage za 18-23 % u odnosu na odgovarajućemotore energetske klase IE1, a motorienergetske klase IE3 imaju manjegubitke snage za dodatnih 15-20 %u odnosu na motore energetske klaseIE2. Od primene energetski efikasnihmotora uštede treba da dostignu oko5 % [2, 9].

Sve veći značaj koji se pridajesmanjenju emisije CO

2u cilju

smanjenja gasova tzv. staklene baštedoveo je do toga da se povećanjuenergetske efikasnosti i meramaštednje pridaje najveći mogući značaj.

Naime, time se ostvaruje dvostruka

korist: potrošač smanjuje troškoveza električnu energiju, a smanjuju sei potrebna ulaganja u cilju hvatanja iodlaganja ugljen monoksida što je jošuvek najskuplja mera za smanjenjeefekata staklene bašte. Time je ubrzanodonošenje obavezujućih odluka da se

pređe na izradu i primenu energetski

efikasnih motora, prvenstveno urazvijenijim područ jima sveta. Tu se prvenstveno radi o oročenim odlukamada se na tržištu mogu prodavati samomotori viših energetskih klasi, (1) u

prvom periodu motori klase IE2 iIE3, a (2) potom samo motori klaseIE3. Cilj je da se, umesto danasdominantnih motora koji odgovarajuenergetskoj klasi IE1, što pre pređena motore više energetske klase. Ucilju realizacije ovog zadatka, sa

preporuka se prealazi na obavezujuće

direktive. Tako je u SAD najvišemotora koji odgovaruju klasi IE 2, jer je primena ovih motora obaveznaod 2001. godine. Kako su na tržištuSAD, od 2000. god, dostupni i motoriklase Premium ef ficiency (IE 3) tose oni prodaju u sve većoj meri , aod 2011. kupovina ovih motora će

biti obavezna. U zemljama EU, poDirektivi 2005/32/EC,:

- biće obavezna nabavka motora klaseIE2 od 16. juna 2011, a

- kupovina motora klase IE3 snaga

iznad 7.5 kW, od 1. januara 2015, asvih snaga (od 0.75-375 kW), od 1. januara 2017.

U direktivi Evropskekomisije (Direktiva 2005/32/EC),u delu koji se odnosi na električnemotore i pogone sa regulisanjem

brzine, planiraju se uštede od oko11-13 %, u odnosu na ukupnu

potrošnju sa motorima u zemljamaEvropske unije, prognoziranu za 2020.godine (1250 TWh), i to

- 5-6 % sa uvodjenjem motora više

energetske klase, prvo IE2 a potom iIE3 klase, umesto IE1, i

- 6-7 % (od ukupne potrošnje motora),sa regulisanim pogonima pumpi,ventilatora i kompresora,

a u apsolutnom vrednostima teuštede bi trebale da iznose najmanje135 TWh (ili 11%).

Ovako visoke uštede, u najvećoj meri,treba da se ostvare kombinovanimefektima od primene energertskiefikasnih motora i pogona. Tako se, u

pogonima sa delimično opterećenimmotorima, sa regulacijom brzinemogu ostvariti visoke uštedeenergije. Na primer, sa smanjenjem

brzine ventilatora sa 100 % na

[009]

50 %, utrošena snaga motoraopada sa 100 % na 12.5 %. Drugimrečima, kada puna ventilacija nijeneophodna, znatno je ekonomičnijesmanjiti brzinu nego da motor radisa punim brojem okretaja a da se

protok vazduha prigušuje pomoćuventila u vazdušnom kanalu kako bi

se smanjila prekomerna ventilacija.Slični efekti se ostvaruju regulacijom brzine motora pumpi sa delimičnoopterećenimn motorima. Kako 2/3

potrošnje motora otpada na pogone pumpi, ventilatora i kompresora, tose od primene motora sa regulacijom

brzine ovih pogona treba da ostvarenajveće uštede (15-50 % u pojedinimslučajevima, ili u proseku 25%).Dodatne uštede (od oko 12%) treba dase ostvare od buduće primene pumpi,ventilatora i kompresora, sa većimvrednostima stepena iskorišćenja, kaoi poboljšanjima u kompletnom radnomsistemu uključujući i cevovode. Takose dolazi do realno mogućih ukupnihušteda od oko 210 TWh za zemljeEvropske Unije

Takođe je moguće ostvariti uštede uukupnoj potrošnji energije (od oko 5%)sa poboljšanjem nivoa onoga što senaziva energetski menadžment motora,a podrazumeva: bolje održavanje,

povećanje kvaliteta električneenergije (prvenstveno smanjenjanesimetrije i nesinusoidalnosti naponanapajanja), pravilniji izbora motora i

primenu drugih pogonskih mera.

Tako se dolazi do realno mogućihukupnih ušteda od 20 %, ili od oko250 TWh za zemlje Evropske unije.Kada je u pitanju Srbija, za sadašnjinivo opterećenja motornih pogona irežima rada elektroenergetskog sistemaEPS-a, moguće je ostvariti i dodatneuštede od 5 % u odnosu na ukupnu

potrošnju sa motorima, i to:

• 4 % sa kompenzacijom reaktivne

energije ( u pojedinačnimslučajevima od 4-10 %), i

• 1 % sa podešavanjem vrednostinapona mreže (u pojedinimslučajevima od 1-3 %).

U radu se razmatraju sve navedenemere za povećanje energetskeefikasnosti pogona sa asinhronimmotorima, kao i obavezujuće mere zaizradu i primenu, motora sa većimvrednostima stepena iskorišćenja, unarednim godinama. Pod uticajemsveobuhvatnih mera za povećanje

energetske efikasnosti svih uređajakoji troše energije, preduzimaju seorganizovane mere za kontinuirano

podizanje vrednosti stepenaiskorišćenja motora.


11/229

energija

2. U{tede elektri~ne energijeu pogonima i sistemima samotorima

2.1. Struktura i lokacija u{teda

I pored zadovoljavajućih energetskih pokazatelja asinhronih motora, ukazujese na činjeniću da će sa masovnom

primenom energetski efikasnihmotora sa većim vrednostima stepenaiskorišenja za nekoliko procenata, kojisada postaju sve zastupljeniji u tržišnoj

ponudi, doći do značajnih ušteda u potrošnji električne energije (oko5-6%) i time do velikih finansijskihušteda. Drugi značajna mogućnostza uštede enegije je primena motorasa regulisanjem brzine i protokau pogonima pumpi, ventilatora ikompresora, od koje se očekuju inajveće uštede u potrošnji električneenergije (20-50% u pojedinimslučajevima. Kao treća mogućnost zauštede energije navodi se povećanjeenergetske efikasnosti kompletnog

pogona, u koje spadaju optimizacija pogona i izbor energetski efikasnijihmehaničkih sistema, pri ćemu senajviše očekuje od primene pumpi,ventilatora i kompresora sa većimstepenom iskorišćenja. Tako seodgovarajuća struktura, lokacija, pa inivo odgovarajućih ušteda pogodnoilustruje pomoću slike 1, tj one sugrupisane:

- na uštede u samim elektromotorima,- na uštede u regulisanim

elektromotornim pogonima, i

- na uštede u na mehanićkimeelementima.

Tako prve dve grupe ušteda predstavljaju uštede u pogonskom

sistemu, dok sve navedeneuštede predstavljaju ukupneuštede u kompletnom motornom

pogonu ( slika 1).

2.2. Podaci o procenjenimvrednostima u{teda

Interesantne su i podaci o strukturiočekivanih ušteda po vrednosti. Vodećiračuna o činjenici da je u Evropi još

uvek vrlo malo (oko 5-6%) motoraklasde IE2/eff1, treba računati saefektima koji se očekuju od prelaza saIE1 na IE3 motore (5%), pa se došlodo strukture planiranih ušteda kao na

slici 2. Tako se dolazi do zaključka da potencijali za su uštede od primene„motora više energetske klase“ čineviše od 1 ⁄ 4 svih mogućih ušteda kojese mogu ostvariti u elektromehaničkimsistemima sa slike 2.

3. Mere za pove}anjeenergetske efikasnostipogona sa motorimaDa bi se istakao značaj razmatrane

problematike, još jednom se ukazujena visoko učešće asinhronih motora uukupnoj potrošnji električne energijeu industriji (oko 70%) i u tercijarnomsektoru (38 %), kao i udeo u ukupnoj

potrošnji električne energije (oko

40%). Daje se i kratak prikaz savremenihmera [1, 2] kojedovode, ili treba dadovedu, do smanjenjau potrošnji električneenergije u pogonima saasinhronim motorima.

Te mere se navode,a prve dve se već sistematski sprovodena globalnom nivou i

obavezujuće su po Direktivi EvropskeKomisie (Direktiva 2005/32/EC):

1. Primena motora viših energetskihklasa koji zadovoljavaju savremenezahteve u pogledu vrednosti stepenaiskorišćenja (klase IE1, IE2 i IE3 poIEC 60034-30: Ef ficiency classes ofthree-phase cage induction motors –Edition 1.0, 2008-10);

2. Primena asinhronih motora saregulacijom brzine za pogoneventilatora, pumpi i kompresora,u cilju regulisanja protoka fluida(vazduha, vode i slično) dovodi doznačajnih ušteda- smanjenjem brzine

protoka od 20-50%, smanjuje,redom, opterećenje motora za 50-87%, dok se opterećenje motorasmanjuje samo za neki procenatkada se primene klasični ventili i

prigušivači.

3. Ispravan izbor i pravilnokorišćenje motora, poznato kao„motors management “, uključuje

pravilan izbor motora, zamenustarih motora sa niskim vrednostimastepena iskorišćenja, kvalitetnoodržavanje(podmazivanje, zamenaležajeva), takođe, dovodi dosmanjenja u potrošnji energije.

Pored navedenih savremenih meraza povećanje energetske efikasnosti

pogona sa asinhronim motorima,treba dosledno primenjivati i

poznate klasične mere koje dovodedo smanjenja potrošnje aktivne i

reaktivne električne energije. Iako sekompenzacija reaktivne energije,direktno ne apostrofira u pomenutojDirektivi, ovde je navodimo kao vrloznačajunu meru, najmanje iz dvarazloga. Naime, gubici zbog prenosareaktivnih snaga zavise od nivoadostigntih reaktivnih opterećenja umrežama elektroenergetskog sistemai od strukture i izgrađenosti tih mreža.Iz tih razloga, gubici snage (kW/kvar) su veći za 2-3 puta u mrežamaElektroprivrede Srbije, u odnosu na

prosek u zemljama EU, pa su i efektiod kompenzacije reaktivne energije za2-3 puta veći.

Posebno se ukazuje na postupak zautvr đivanje i podešavanje optimalnih

[010]

Slika 1 Struktura ušteda u potrošnji električne energije u sistemima saelektromotorima [6]

Slika 2 Struktura procenjenih ušteda u potrošnjielektrične energije u EU


12/229

energija

vrednosti napona u mreži potrošača,u cilju smanjenje gubitaka snage umotorima i reaktivne snage, odnosnosmanjenja potrošnje aktivne i reaktivneenergije. Iako je navedena činjenica

poznata, u principu, ovo se primenjujekao sistemska mera, koliko znamo,

jedino u našim projektima [17,18].

U tabeli 1 je dat pregled svihnavedenih mera sa procentimaočekivanih ušteda u ukupnoj potrošnji.

4. Energetske klasesavremenih asinhronihmotora i u{teda energije

4.1 Energetske klase savremenihasinhronih motora i harmonizacija

standarda (IE code )Sve do 1970-tih godina ciljna funkcija projektovanja asinhronih motora(AM) bio je minimum proizvodnihtroškova-troškova materijala i izrademotora. Sa rastom cena električneenergije, kriterijum optimalnosti

postaje minimum ukupnih svedenihtroškova, u koje su pored proizvodnih,uključeni i godišnji troškovi zagubitke aktivne energije WγP (kWh/god) a ponekad i troškovi za utrošenureaktivnu energiju W

Q (kvarh/god). Pri

definisanju energetskih klasa motora

u novom internacionalnom standardu,za motore na 50 Hz, kao osnova je poslužio CEMP-EU [8]. Tačnijena osnovu niza vrednosti stepenaiskorišćenja za motore klase eff2 i

klase eff1, redom, definisani su nizovivrednosti stepena iskorišćenja za klasuStandard ef ficiency (IE 1) i klasuHigh ef ficiency (IE 2) motora. Nivoivrednosti stepena iskorišćenja za klasu

Premium ef ficiency (IE 3) su određenina osnovu kriterijuma da gubici snage

budu za 15% do 20% manji, u odnosuna motore klase IE 2.

- Energetske klase eff1 i eff2, Komitetaevropskih proizvodjača električnihmašina (CEMEP)

- E1, IE2 I IE3,Energetske klasetrofaznih motora po St.IEC 60034-30, 2008[2,9]

4.2 Ukupne u{tedetokom `ivotnog ciklusamotora

Ekonomska vrednovanja budućih ušteda i poređenje sa povećaniminvesticijama za EEMs jerelativno složeno i zavisiod posmatranog perioda

povraćaja uloženihsredstava i troškova(kamata) za nabavkukapitala. Kada je u pitanjugradnja i nabavka EEMs,smatra se opravdanimukoliko se tokom prve

godine u eksploatacijimotora, na troškovima zaelektričnu energiju, uštedi20-30% od razlike u ceniizmeđu skupljeg (EEMs)i jeftinijeg (standardnog)motora. To znači da se

povećani troškovi morajunadoknaditi za 4 do 5

godina po tekućim cenama električneenergije.

Rezultati nedavne evropskestudije (EuP2008-[2] ) pokazuju

da su ukupni troškovi, tokom vekaeksploatacije, najmanji za motorenajviše energetske klase (IE3), snagaod 1-110 kW, ukoliko rade više od2000 h/godišnje. Istovremeno toznači da je ekonomičnije se odlučitiza kupovinu motora klase IE1 ili IE2,kada motori rade manje od 2000 h

[011]

Tabela 1 Podaci o uštedama koje se mogu ostvariti primenom pojedinih mera u konkretnimslučajevima, kao i procenat očekivanih ušteda u ukupnoj potrošnji električne energijesa asinhronim motorima

Slika 3 Nominalne vrednosti stepena iskorišćenja 4-polnih motora od 1-200 kW


13/229

energija

godišnje, pogotovu kada su prosečnaopterećenja ispod nominalnog.Činjenica je da deo motora radisa niskim opterećenjima-tako jeutvr đeno da oko 40 % u SAD radisa opterećenjima P/P

n< 40% [3],

tj. rade sa stepenom iskorišćenjačije su vrednostima ispod 70-85%.Jedno drugo istraživanje pokazujeda prosečne vrednosti opterećenjamotora u industriji i u tercijarnom

sektoru iznose oko 55% [2,4]. Sobzirom da su (ili, kada su) prosečnaopterećenja motora od 50-60%,to je ekonomičnije odlučiti se zakupovinu motora niže energetske klaseIE1 ili IE2, već, kada motori rade,

redom, manje od 2-3000 ili 3-4000 hgodišnje, kako se pokazuje potpunijimtehničkim i ekonomskim analizama.

Napominjemo da će nabavka motoraklase IE1 biti obaveza od 2011, amotora klase IE3 od 2017, jer će todo tada postati isplativo s obzirom naočekivani rast cena električne energije,

prvenstveno zbog povećanih troškovaza proizvodnju (ekološki) „ čiste“energije.

Za uštede energije relevantno jesmanjenje gubitaka snage u motorimaviše energetske klase. Tako su na slici4 grafički predstavljena smanjenjagubitaka snage, a time i smanjenjautrošene snage i energije, motora

viših klasa IE2, IE3 i IE4, u odnosuna motore odgovarajućih snagaenergetske klase IE1.

4.3. Konstruktivne karakteristikeenergetski efikasnih motora

Motori visokih vrednosti stepenaiskorišćenja se rade od kvalitetnijih

magnetnih limova uz upotrebu više bakra i (ili) aluminijuma za namotajstatora i rotora. Sa smanjenjemgubitaka snage, smanjuju se i radnetemperature čime se povećavasigurnost u radu kao i vek trajanjamotora. Neke od varijanti ukonstrukciji motora, koje dovode do

povećanje stepena iskorišćenja, sunaznačene na slici 5 [2,12] .

Dosadašnji rad na ovom područ ju pokazuje da će za ostvarnje postavljenog cilja biti potrebno povećati dimenzije motora uključujućii osnu visinu. To bi moglo stvoritiodređene probleme pri ugradnji ovihmotora pri zameni starih motoramanjih dimenzija. Po oceni ovogautora, biše moguća navedenazamena sa novim motorom manjesnage, pošto najveći broj motora radisa opterećenjima koja ne prelaze60-70 %. Uz to novi motori imaju:veći višekratnik maksimalnogmomenta (M

max/M

N) i rade sa manjim

povećanjem temperatura (imaju većiservis faktor) pa su dozvoljena i,

eventualna, kraća preopterećenja.

5. Regulisani elektromotornipogoni i u{tede energije

Oko 2/3 električne energije koju trošeelektromotori u industriji otpada

Slika 4 Potencijali za uštede energije sa primenom motora viših energetskihklasa: IE2, IE3 i IE4

Tanji magnetni limoviSmanjenje gubitaka

usled vrtložnih strujaViše bakra u namotaju statora većeg preč nika

Smanjenje otpora i gubitakau namotaju statora

Veći štapovi rotoraSmanjenje otpora i gubitaka

u provodnicima rotora

Produženi stator Smanjenješine hla

ž

gustine fluksa i povećanje povr đenja

dovodi do smanjenja gubitaka u

gvo đu i namotaju

Efikasniji ventilator za hlađ enjePoboljšano hlađenje i

smanjenje snage ventilatora

Kvalitetniji magnetni limoviSmanjenje histerezisnih gubitaka

Modifikovani žlebovi statoraPove

manjenjećanje prostora za namotaj i

s magnetnih gubitaka

Slika 5 Delovi asinhronog motora sa naznačenim promenama u konstrukciji u cilju smanjenja gubitaka snage i povećanjastepena iskorišćenja [2,12]

[012]


14/229

energija

na pogone ventilatora, pumpi ikompresora. U tercijarnom sektoru nate pogone otpada otpada preko80% električne energije koju trošeelektromotori.

5.1 Regulisani pogoni pumpi,ventilatora i kompresora i u{tedeenergije

Kada su u pitanju Regulisani pogoni pumpi, ventilatora i kompresora,moguće su visoke uštede energije

(do 30-50%), u odnosu na pogonegde se protok fluida reguliše pomoću

prigušnih ventila. U direktiviEvropske komisije (Direktiva 2005/32/EC), [1], se od ukupnih planiranihušteda od 25 %, u ukupnoj potrošnjisa elektromotorima, više od polovineušteda očekuje u regulisanim

pogonima pumpi, ventilatora i

kompresora. Tipična konfiguracija pogona sa regulacijim brzineasinhronog motora je data na slici 6 .

Ovi pogoni se, uglavnom, karakterišusa ventilatorskom karakteristikom-momenat se menja sa kvadratom

brzine, pa je mehanička snagasrazmerna brzini na treći stepen. Toomogućava da se energetska efikasnost

pogona značajno poveća ukoliko se primene pogoni sa regulacijom brzine

asinhronih motora u cilju regulisanja protoka fluida (vazduha, vode i slično), slika 7 [3].

Iz navedenih razloga u ovoj vrsti pogona moguće su najveće uštede u potrošnji električne energije. Tako se,sa smanjenjem brzine i protoka od20-50%, smanjuje opterećenje motoraza toliko ili više %, dok se opterećenje

motora smanjuje samo za nekoliko procenata kada se za smanjenje protoka primene klasični ventili i prigušivači, slika 7 .

5.2 Pore|enje pogona pumpi: saregulacijom brzine, i sa prigu{enjem

Na slici 20 je data šema tokovaenergije u pogonu pumpe, odulaza (utrošene snage koja se uzimaiz električne mreže) do izlaza (korisnesnage pumpe), za dva pogona sa istimučinkom (korisnom snagom), i to:

- klačnog pogona pumpe gde se protokreguliše pomoću prigušnog ventila i

- pogon sa regulacijom brzinemotora pomoću pretvaračafrekvencije (VSD), [2,14].

Pri tome je analiziran režim sa protokom od 60 % od nominalnog protoka ( slika 8).

Za pogon motora pri 60% brzine (i protoka) potrebno je samo 21.6%nominalne snage, u odnosu na režim

pri punoj brzini, dok je pri regulaciji protoka sa ventilom potrebno 65%nominalne snage, pa se sa regulacijom

brzine ostvaruju uštede od 43,4 %.Kako ukupne uštede dostižu 57 %,to se preostale uštede ostvaruju

primenom spojnica, cevovoda i pumpi sa većim vrednostima stepenaiskorišćenja ( slika 8).

6. Izbor i pravilno kori{}enjemotora (motor managment)

6.1.Uvod:

Ispravan izbor i pravilno korišćenjeasinhronih motora uključuje sledeće:

- ispravan izbor motora po snazi isinhronom broju obtaja,

- Izbor motora više energetskeklase (tj. veće vrednosti stepenaiskoričćenja), kada je to ekonomskiisplativo,

- zamenu starih motora sa niskim

vrednostima stepena iskorišćenja,- proveru i održavanje kvaliteta

električne energije (posebno kvalitetanapona),

- kvalitetno održavanje (podmazivanje,zamena ležajeva i slično).

6.2. Pravilan izbor motora po snazi iu{tede energije

Motori često, često samo zbog greškeu izboru, rade i sa niskim prosečnimopterećenjima. Tako u SAD oko40 % motora radi sa opterećenjima

ispod 40% [3]. Prema istraživanjimau EU[2, 6], srednja vrednost faktoraopterećenja motora: F

L=P

1/P

N=0.55-

0.60 > p=P/P N =FL /ηL≈ 0.50 , gde jeη

L-stepen iskorišćenja motora pri

Slika 6 Tipična konfiguracija pogona sa regulacijim brzine asinhronog motora

Slika 7 Zavisnost utrošene snage pogona od protoka, kada se protok reguliše

a) regulacijom brzine motora i b) prigušnim ventilom

KONVENCIONALNI SISTEM = 31%

ENERGETSKI EFIKASAN SISTEM = 72%Pretvarač frekvencije

Utrošena snaga 43

Utrošena snaga 100

Standardni motor 90 = %

Spojnica8 = 9 %

Ventil65 = %

Korisna snaga 31

Re 60% protokažim sa

Pumpa77 = %

Cevovod6 = 6%

Energetski efikasan motor 95 = %

Cevovod sa malim trenjem90 = %

Korisna snaga 31

Re 60% protokažim sa

Spojnica9 = 9 %

Pumpa ve

77

će efikasnosti

= %

= 96%

Slika 8 Energetski bilans snage i gubitaka u sistemu za pogon pumpe:- u konvencionalnom pogonu gde se protok reguliše pomoću ventila i- regulacijom brzine motora pomoću pretvarača frekvencije (VSD), [2,14]

[013]


15/229

energija

datom opterećenju. Naša istraživanja pokazuju da su srednje vrednostiopterećenja p=P/P

N=35-55%, za

motore od 1-100 kW [17, 18], i time se poklapaju sa podacima datim u [2].

Rad predimenzionisnog motora, saopterećenjima od 30-50%, dovodi do:

- manje promene aktivne snage (±1%),

ali i do- znatnijeg povećanja reaktivne

snage (50-70%),

Predimenzionisani motor je skupljiza 50-100%, a povećani troškovi zareaktivnu energiju premašuju cenumotora, pa posledice po ova dvaosnova znatno premašuju efekte zbog

promena aktivne snage (±1%), iakose ovi zadnji ćešće navode u literaturi.Troškovi za reaktivnu energiju sedetaljnije razmotraju u poglavlju 8.3.

Krivac za grešku u proceni opterećenja je i u metodi da se relativnaopterećenja motora sračunavajutako što se izjednače sa relativnimopterećenjem motora po struji. Timese, na osnovu izraza

p≈I/I N

=(P/P N

)·(cosφ N

/cosφ)(η N

/η),dobijaju iznosi relativnog opterećenjakoji su veći od stvarne vrednosti(p=P/P

n) i do 10 %,. Postupak za

određivanje relativnih opterećenjamotora po korisnoj snazi, p=P/P

n, na

osnovu izmerene struje opterećenja ikataloških podataka motora [24,25],

omogućava da se navedena greškaizbegne.

6.3. Izbor odgovaraju}e energetskeklase motora

Izbor skupljeg motora više energetskeklase (tj. veće vrednosti stepenaiskoričćenja), je često ekonomskiisplativ u odnosu na kupovinu

jevtinijeg motora niže energetskeklase (tj. manje vrednosti stepenaiskoričćenja). Tako je, po pravilu,isplativo umesto motora energetskeklase IE1,

- kupiti motor klase IE2, akomotor radi T

G≥ 2000h/god, sa

opterećenjima P≥ 0.70P N

(tj. ako jePT

G≥ 1400), i

- kupiti motor klase IE3, ukolikomotor radi TG ≥ 4000h/god, saopterećenjima P≥ 0.70P

N(tj. ako je

PTG ≥ 2800).

Sve drugi slučajevi, sa različitimnivoom opterećenja i godišnjimfondom sati rada, se mogu svestina navedene, na osnovu vrednosti

proizvoda (PTG). Napominjemo da će nabavka motoraklase IE2 biti obaveza od 2011, amotora klase IE3 od 2017, jer će todo tada postati isplativo s obzirom na

očekivani rast cena električne energije, prvenstveno zbog povećanih troškovaza proizvodnju (ekološki) „čiste“energije. To praktično znači da već sada, treba nabavljati motore klaseIE2, pošto do sredine 2011 preostajemanje od 2 godine, pa će počev odtada-tj. u narednih 80% veka motora

biti isplativije koristiti motore oveenergetske klase.

6.4. Zamena starih motora niskogstepena iskori{}enja

Motori posle premotavanjaimaju imaju

povećane gubitke snage od 10-30%,tako da se nominalne vrednosti stepenaiskorišćenja smanjuju za vrednostΔη=(0.1÷0.3)·(1-η), tj. smanji se za(1÷3)%, pa je, često, ekonomičnije,odlučiti se za kupovinu novog motora.Tako, po pravilu, troškovi remontai premotavanja motora snaga ispod15 kW premašuju troškove nabavkeodgovarajućeg novog motora. Sagubicima većim za oko 15% posle

premotavanja, motor prelazi u nižuenergetsku klasu, npr. motor klase

IE2→IE1. Na osnovu analiza,zaključuje se da:

- nije isplativo premotavatiti motorekoji rade ≥ 2000h/god i sa P≥ 0.70P

N

(tj. ako je PTG≥ 1400), ako troškovi

premotavanja prelaze 80% cenenovog motora, i

- nije isplativo premotatavati motorekoji rade ≥ 4000h/god i sa P≥ 0.70P N tj. ako je PTG≥ 2800), akotroškovi premotavanja prelaze 60%cene novog motora.

Ponekad je potrebno doneti odluku

da li je uopšte isplativo zamenitistari motor, a potom treba izabratinajekonomičnije rešenje: izabratimotor odgovarajuće nominalne snagei energetske klas. Na slici 9 su date

zavisnosti stepena iskorišćenja odopterećenja, za tri motora:

- stari motor snage 22 kW, čijase zamena razmatra, zbog niskevrednosti stepena iskorišćenja (klasaIE1),

- novi motor snage 22 kW i viskevrednosti stepena iskorišćenja (klasaIE3), i cene od 1324 Eura, i

- novi motor manje snage od 15 kWi niže cene (853 Eura), i viskevrednosti stepena iskorišćenja (klasaIE3).

Ukoliko opterećenja ne prelaze 15 kW,najisplativije je nabaviti novi motormanje snage 15 kW i klase IE3, zbogniže cene (853 Eura). Naime, cenamotora snage 22 kW i klase IE3 jeveća za 55 %. Tako povećani troškovi

bi bili isplativi, ukoliko bi taj motorimao manje gubitke snage za ≥ 30%,

pri opterećenju od 15 kW. Kako suti gubici manji samo za oko 10 %, to

je isplativija varijanta sa kupovinommotora snage 15 kW , klase IE3 i ceneod 853 Eura ( slika 9).

6.5. Uticaj kvaliteta napona napotro{nju elektri~ne energije

Uštede u potošnji električne energije u pogonu se mogu ostvariti unapređujućikvalitet električne energije naponau mreži potrošača. Pojam kvalitetelektrične energije, uglavnom

podrazumeva kvaliteta naponanapajanja, koji treba da ispunjava

propisane kriterijume u pogledu:

- vrednosti napona (dozvoljenaodstupanja su u granicama U

N± 5%),

- dozvoljene harmonijske distorzije

napona, THDu ≤ 3-8% (viša vrednostu mreže nižih napona), i- dozvoljene nesimetrije napona, koja

treba da je manja od 2% (ili najviše3%).

[014]

Slika 9 Efekti nabavke motora više energetske klase (IE3), umesto kupovine, ilizamene, motora niže klase (IE1)


16/229

energija

Tako se gubici snage i reaktivnaopterećenja dodatno povećavaju zbognesimetrije napona i (ili) prisustva

viših harmonika u naponu napajanja.

7. Smanjenje potro{njeelektri~ne energijepode{avanjem vrednostinapona

7.1. Utcaj i optere}enja naenergetske karakteristike motora

Kako u realnim uslovima asinhronimotori rade pri nižim vrednostimaopterećenja, to je interesantnorazmotriti zavisnosti stepenaiskoriščenja i faktora snage od

opterećenja. Na slici 10a su prikazanetipične zavisnost stepena iskoriščenjaod opterećenja za dvopolne (2p=2)i četvoropolne (2p=4) asinhronemotore snaga 1.1kW, 11kW i 150kW,koji reprezentuju niskonaponskemotore [11]. Te zavisnosti ppokazujuda se vrednosti stepena iskoriščenjasmanjuju ukoliko motori rade prinižim opterećenjima. Ta smanjenja suveća što su motori manjih nominalnihsnaga.

Na slici 10b su prikazane tipične

zavisnost faktora snage (cos φ) zadvopolne (2p=2) i četvoropolne (2p=4)asinhrone motore snaga snaga 1.1kW,11kW i 150kW [11]. Te zavisnosti

pokazuju da se vrednosti faktora

snage značajnije smanjuju ukolikomotori rade pri nižim opterećenjima.Ta smanjenja su veća što su motori

manjih nominalnih snaga. Sasmanjenjem vrednosti faktora snagerastu troškovi za reaktivnu energiju, i

porast tih troškova je, po prvilu, većiod povećanja troškova zbog smanjenjavrednosti stepena iskoriščenja prinižim opterećenjima [16,17].

7.2. Prose~na optere}enjaasinhronih motora u pogonu

Detaljnija istraživanja pokazuju da:- Oko 40 % motora u SAD radi sa

opterećenjima P/Pn < 40% [3],- Srednja vrednost faktora opterećenja

motora u zemljama EU[2] : FL =P1/P

N=0.55-0.60 > p=P/P

N=F

L/η

L.

Naša istraživanja pokazuju da susrednje vrednosti opterećenja p=P/P

N=35-55%, za motore od 1-100 kW

[17, 18], i time se poklapaju sa podacima sa slike 1.21. Autor je razvio postupak [22,23] zaodređivanje relativnih opterećenjamotora po korisnoj snazi, p=P/P

n, na

osnovu izmerene struje opterećenja ikataloških podataka motora.

7.3. Uticaj vrednosti napona nagubitke snage i reaktivnaoptere}enja

Uticaj (promena) vrednosti napona ukonzumu sa motorima na opterećenja i

potrošnju električne energije je veliki irazličit. Za razliku od drugih potrošača,npr. termičkih, taj uticaj je različit u

zavisnosti od strukture motora po vrsti,veličini i stepenu opterećenosti (p=P/P

n). Podaci koji se daju u klasičnoj

literaturi [22] su identični sa onimau starijoj literaturi [23], pa su samimtim i nedovoljno tačni za motore

proizvedene u zadnjih 30 godina, akoji čine preko 90% svih motora ueksploataciji. Uz to su ovi podaci datisamo za opterećenja od 75% i 100%.Za opterećenja ispod 50% podaci se nenavode, iako su prosečna opterećenja,

bar polovine motora, niža od 50%.

Već je, u dosadašnjim istraživanjimai proverama u praksi [24,25, 26], pokazano da je uticaj promenavrednosti napona na energetskekarakteristike standardnih asinhronihmotora (AM) novije konstrukcije(proizvedenih posle 1960. godine)znatno veći. Uz to je utvr đeno da se te

promene kreću u širokim granicama, uzavisnosti od veličine motora - veća sukada su u pitanju motori manjih snaga.Osnovni razlog što je uticaj vrednostinapona na opterećenja i potrošnju

energije u motorima veći, u odnosu na podatke iz klasične literature [22,23]leži u činjenici da su promene struje

praznog hoda i gubitaka u gvožđu većekod savremenih motora (″U″ ili ″T″

[015]

70

75

80

85

90

95

100

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25

E f f i c i e n c y ( % )

P/PN

150kW

15kW

1,1kW

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25

P o w e r F a c t o r

P/PN

150kW

15kW

1,1kW

(a) (b)

Slika 10 Zavisnosti stepena iskorišćenja i faktora snage (cos φ) od relativne vrednosti opterećenja (P/PN), za dvopolne i

četvoropolne motore snaga 1.1kW, 11kW i 150kW [9]


17/229

energija

oblik krive magnećenja), u odnosuna starije motore koji se razmatraju uliteraturi.

U novijoj literaturi postoje radovikoji pokazuju da je uticaj naponana iznose stepena iskorišćenja (η) ifaktora snage (cosϕ) motora veći odonoga što se navodi u standardnim

priručnicima. U novijim radovima[24,26] se analizira uticaj napona na pojedine motore, i dobijeni podacise približno poklapaju sa našimrezultatima [17, 18], uz nedostatak daovi prvi obuhvataju samo deo motorai režima opterećenja koji su susreću u

praksi. Takve analize su bile predmetvišegodišnjih istraživanja autora ovograda, a dobijeni rezultati su dati u [17,18, 19 ]. Na slici 11 su date zavisnostiaktivnih (P

1/P

n) i reaktivnih (Q

1/P

n)

opterećenja od relativnih vrednosti

napona (U/Un), motora nominalnihsnaga 1kW, 10 kW i 100 kW, priopterećenjima P/P

n=25%, 50%, 75%

i 100%, redom krive 1, 2, 3 i 4. Navedene zavisnosti pokazuju da je

uticaj napona, na vrednosti reaktivnihopterećenja i gubitaka snage a timei aktivnih opterećenja, veći što sumotori manjih snaga i što su relativnaopterećenja motora (P

1/P

n) niža.

7.4. Smanjenje gubitaka snage ireaktivnih snaga pode{avanjemnapona u mre`i

Kada su u pitanju neregulisani pogoni, primenom mere podešavanjevrednosti napona u mreži potrošač a,u granicama ±5% u cilju smanjenjagubitaka aktivne snage i potrošnjereaktivne energije u motorima inapojnim vodovima [17,18], ostvarenesu značajne uštede u smanjenju

potrošnje električne energije u pogonima sa motorima.

Sa smanjenjem napona, samo do 5 %,smanjuju se gubici snage u gvožđumotora (P

fe), struja magnećenja (I

m=I

0)

i gubici praznog hoda u namotajustatora (PCu0=R sI02), a povećava

komponenta struje opterećenja (I1P

) ikomponenta gubitaka opterećenja (P

γP).

Ukupni gubici snage (Pγ= Pfe +PCu0+

[016]

Slika 11 Zavisnosti aktivnih (P1/P

n) i reaktivnih (Q

1/P

n) opterećenja od relativnih vrednosti

napona (U/Un), motora nominalnih snaga 1kW, 10 kW i 100 kW, pri opterećenjima P/

Pn=25%, 50%, 75% i 100%, redom krive 1,2,3 i 4

PγP

) se smanjuju već pri opterećenjimamotora ≥ 70-80 %.Zbog smanjenja strujamagnećenja, pri svimopterećenjima motora,dolazi do smanjenjavrednosti reaktivnih

opterećenja (Q) za5-10%, što vodismanjenju potrošnjereaktivne energije,

kao i gubitakasnage u vodovimamreža i namotajimatransformatora. Takose podešavanjem

pogodnih vrednostinapona, u granicama±5%, mogu ostvaritiznačajne uštede u

potrošnji aktivne

energije:- 0.5-2%, kada su u

pitanju niskonaponskimotori snaga od 1 -300 kW, i

- 0.2-1%, kodvisokonaponskihmotora (napona 6 kV)snaga od 300 - 10000kW,

ali i u potrošnjireaktivne energije:

- 12-20%, kada su u pitanju niskonaponskimotori snaga od 1 -300 kW, i

- 5-14%, kodvisokonaponskih motora (napona 6kV) snaga od 300 - 10000 kW,

i veće su od vrednosti koje se običnonavode u starijoj literaturi [22,23].

7.5. Primeri sa podacima o u{tedamaostvarenim pode{avanjem naponau mre`i

U porvoj fazi (od 1986-1995)navedeni postupak je primenjen unekoliko industrijskih preduzeća,tako što su vrednosti napona

podešene (smanjene za 2.5% ili5%) na sekundarnim sabirnicamtransformatora10/0.4 kVsa kojihsu se napajali motori sa prosečnimopterećenjima od 30-50 %. Najvećeuštede su ostvarene kod nekoliko većih

potrošača (PRVI PARTIZAN-Užice,IKL Beograd, GRMEČ Beograd,Rudnik „REMBAS”). Procenjuje se dasu time ostvareni energetski efekti po

osnovu smanjenja potrošnje aktivne ireaktivne energije u vrednosti od oko200 000 Eura/god.

Ipak, najveće uštede, po apsolutnimiznosima, ostvarene su u smanjenju


18/229

energija

[017]

sopstvene potrošnje električne energijetermoelektrana ElektroprivredeSrbije (tabela 2), [31-39], u perioduod 2003-2007, koje donose efekteoko 500 000 Eura/god. U pitanju je

bio izbor i podešavanje vrednostinapona u mreži 6 kV sa motori velikihsnaga (300-6000 kW).

Iako je procenat ušteda manji, kada su

u pitanju motori velikih snaga (300-6000 kW) koji rade na naponu 6 kVili 10 kV, potencijali za uštedu u

potrošnji električne energije suznačajni, pogotovu kada su u pitanjuvišepolni motori sa sinhronim brzinomn

s ≤1000 ob/min. Naime kroz rad na

izradi i realizaciji projekata za ušteduelektrične energije podešavanjemvrednosti napona u mreži potrošač a, u

granicama ±5%, u mrežama sopstvene potrošnje elektrana, registrovane su brojne povoljnosti za primenu ove

mere, i to:- ukupne instalisane snage motori suvelike (od 10-100 MW), i učestvuju ustrukturi potrošnje sa preko 95 %;

- velika zastupljenost sporohodihmotora (n

s ≤1000 ob/min) sa većim

procentom gubitaka u gvožđu;

- prosečna opterećenja motorasopstvene potršnje elektrana iznoseoko 60%; i

- pri nominalnom naponu na početkumreže (1.05U

n), napon na motorima

je povišen ( 1.04Un

).

7.6. Pode{avanje vrednosti naponana namotajima motora i u{tedeenergije [19,20 ]

Kada su u pitanju neregulisani pogoni, pored postupka podešavanjevrednosti napona u mreži potrošača,uštede u potrošnji električne energijese mogu ostvariti promenom naponana faznim namotajima- promenomsprege motora, tj prebacivanje manjeopterećenih motora (≤ 30-40 %) izsprege trougao (Δ) u zvezda (Y) [19].

Činjenica da je, pri opterećenjimakoja su ispod 35-40 % nominalnog,povoljnije da motor radi u sprezizvezda (Y), tj. sa sniženim naponomna faznom namotaju, Uf =0.577Un

umesto u sprezi trougao (Δ), tj. saU

f =U

n), pošto se tada smanjuju gubici

snage u motoru i reaktivna opterećenja.Smanjenja reaktivnih opterećenjasu najveća u režimu praznog hoda, i

jednake su smanjenju reaktivne snage praznog hoda, tj. ΔQ

1, Δ-Y=ΔQ

0, Δ-Y=

Q0,Δ

- Q0,Y

, dok su samo malo manja urežimu sa relativnim opterećenjima

p=P/Pn≤ 0.3-0.4. Često su uštede zbogsmanjenja reaktivne snage veće, negozbog smanjenja gubitaka snage ΔP

γΔ-Y.

8. Kompenzacija reaktivneenergije u mre`i sa motorima

8.1. Potro{nja reaktivne energije iisplativost kompenzacije

Režimi rada električnih mreža sekarakterišu sa tri osnovna parametra:napon (U), struja (I) i snaga (P). Ali ucilju eksplicitnijeg prikaza mogućnostida se struja opterećenja (I) smanji,

uz istu aktivnu snagu (P), uvedena je i reaktivna snaga (Q) kao četvrtaveličina. Reaktivna snaga je potrebnaza stvaranje magnetnog polja potrošačaza čiji je rad to polje neophodno(motori, magnetne naprave i slično).Kako, u odnosu na aktivnu struju (I

P),

reaktivna struja (IQ) za stvaranje

magnetnog polja (induktivna struja)zaostaje za 900, to se ukupna strujaopterećenja (I) dobija kao geometrijskizbir aktivne i reaktivne struje. Suština

je da se reaktivnom komponentom

struje dodatno opterećuju elementimreže od generatora do potrošača,čime se smanjuju prenosni kapacitetiza aktivnu snagu i prouzrokuju dodatnigubici snage.

Uobičajeno je da se reaktivna snagameri i naplaćuje kod svih potrošačana srednjem i visokom napona, kao ikod induktivnih potrošača na niskomnapona. U tarifnom obračunu figurišei stavka za prekomernu reaktivnuenergiju

WQ

=WP

(tg ϕ - tg ϕref

) (1)

gde su tg ϕ i tg ϕref

, redom,srednja vrednosti koeficijentareaktivne snage potrošača (tgϕ) idozvoljena (referentna) vrednost

koeficijenta reaktivne snage (tg ϕref

) potarifnom sistemu, tj. za tg ϕ > tg ϕ

ref

potrošaču se obračunavaju troškovi zareaktivnu energiju.

Za stvaranje električnog polja ukondenzatorima (kapacitetima),takođe, je potrebna reaktivnasnaga i struja, koje prednjači za

900 (kapacitetima struja), u odnosuna aktivnu snaga (P). To znači dasu iduktivna i kapacitivna strujameđusobno pomerene za 180 0 ida se pri vektorskom sabiranjumogu poništiti, delom ili potpuno,

pa je ta činjenica iskorišćena da sekondenzatori priključuju na mreži

paralelno sa induktivnim potročačima,kako bi se izvršila kompenzacijainduktivnih (reaktivnih) struja isnaga. Korisni efekti (posledice)kompenzacija reaktivnih snaga seogledaju u sledećem:

- smanjuju se opterećuja elementamreže od generatora do potrošača, itime osolobađ juju kapaciteti mreža za

prenos aktivne snage,

- smanjuju se gubici aktivne i reaktivnesnage u svim elementima mreže, i

- smanjuju se padovi napona i poboljšavaju naponske prilikeu mrezi, što je posebno bitno urežimu maksimalnih opterečenjaelektroenergetskog sistema.

Svi navedeni korisni efekti se

ispoljavaju na svim elementima mrežeod generatora do mesta priključenja

potrošača i kondenzatora. Potrošač ove efekte valorizuje kroz smanjenjetroškova za prekomernu reaktivnuenergiju i smanjenje gubitakaenergije u svojoj mreži. Investicija zakompenzaciju reaktivne energije seisplati za 1-2 godine.

8.2. Vrste kompenzacije reaktivneenergije

U praksi se primenjuju tri vida

kompenzacije reaktivnih snaga:- Centralna komenzacija saautomatskom regulacijom se izvoditako što se kompletno postrojenjeza kompenzaciju reaktivnih snaga

priključi na glavno razvodno postrojenje iz koga se napajacelokupna potrošnja ( slika 12a),

- Grupna komenzacija sa ili bezautomatske regulacije, se koristza kompenzaciju reaktivnih snagagrupe potrošača koja se napaja

preko posebnog transformatora ili

razvodnog postrojenje za napajanjegrupe potrošača ( slika 12b), i

- Pojedinačna (individualna)komenzacija koja se realizujedirektnim prikljčkom kondenzatora

Tabela 2 Smanjenje sopstvene potrošnje električne energije termoelektrana EPS-a


19/229

energija

[018]

na krajeve potrošača (najčešćemotora) ili na sekundarnuoj stranitransformatora ( slika 12c), kao

Mešovita kompenzacija uključuje bardva od tri pomenuta vida kompenzacije( slika 12d ).

8.3. Analiza reaktivnih optere}enjamotora i efekata kompenzacije nasmanjenje istih

Reaktivna snaga motora se sastoji oddve komponente:

- reaktivne snage praznog hoda (Q0),

koja iznosi od 35% P N

(za velike) do100%P N (za male) motore, crta-crta

slika 13, i

- komponente reaktivne snageopterećenja (Q

2N=Q

N-Q

0), koja iznosi

od 20% P N (za velike) do 15%P N (zamale) motore, slika 13.

Prekomerna reaktivna energija (WQ),

koja se plaća, je srazmerna prekomernoj reaktivnoj snazi (Q

e),

slika 13:

Qex

=P(tg ϕ - tg ϕref

) (2)

gde su: P- (srednja) vrednostaktivne utrošene snage, a tg ϕ itg ϕ

ref - srednje vrednosti koeficijenta

reaktivne snage potrošača (tg ϕ) i

dozvoljena (referentna) vrednostkoeficijenta reaktivne snage (tg ϕref

), po tarifnom sistemu. Kako se sakvadratom opterećenjem povećavasamo komponente reaktivne snage

M M M

M M M M M

(a) (b)

M M M M

Kontrolni rele

M M M

Kontrolni rele

M M M

(c) (d)

Slika 12 Vrste kompenzacije:a) pojedinačna;b) grupna, c) centralna i d) mešovita kompenzacija

100

80

60

0

40

20

[%P N]

P=P N P=0.6P N

P=0.4P N

Q Q

Q0Qex

7.5 kW 37 kW 75 kW 200 kW

P N

0.6P N

0.4P N

Slika 13 Reaktivne snage Q=QN, Q

0.6 i Q

0.4, redom, pri opterećenjima motor P

N,

0.6PN i 0.4P

N, kao i odgovarajuće prekomerne reaktivne snage (Q

,ex=Q-

0.333P), za četvoropolne motore datih snaga

opterećenja (Q2N), to se već pri

opterećenjima ≤ 40%, ukupnareaktivna snaga vrlo malo menja, imalo se razlikuje od reaktivne snage

praznog hoda (Q0). Asinhroni motori

pri opterećenjima (≤ 60%), troše više

reaktivne nego aktivne energije ( slika

13). Iako je cena 1 kvarh manja i do 10 puta od cene 1 kWh aktivne energije,troškovi za reaktivnu energiju iznose5-15% ukupnih troškova za električnuenergiju kod potrošača sa motorima.


20/229

energija

[019]

8.4. Prora~un reaktivnihoptere}enja motora i snagekondenzatora za pojedina~nu(individualnu) kompenzaciju

Pojedinačna kompenzacija (PK)motora zahteva najmanje troškove po1 kvar. Radi se samo o troškovimaza nabavku kondenzatora, dok se

kao zaštitni (osigurači) i upravljački(sklopke) uređaji koriste postojećiza sam motor. Samo ukoliko jesatno korišćenje tih kondenzatoramalo, ona može postati skuplja odcentralne komenzacije sa automatskomregulacijom. Snaga kondenzatoraza pojedinačnu kompenazcijuasinhronog motora nominalne snage(P

n), se određuje tako da se u režimu

prosečnog (najčešćeg) opterećenja iodgovarajućim vrednostima stepenaiskorišćenja (η) i faktora snage (cosφ

1), dostigne traženi iznos faktora

snage (cos φref ), odnosno odgovarajućavrednost koeficijenta reaktivnesnage (tg φ

ref ):

(3)

gde su: K P=P/P

n-koeficijent relativnog

opterećenja motora po snazi, a

-koeficijent reaktivne snage. Takoizračunata vrednost ne sme biti većaod reaktivne snage motora u praznom

hodu (Qc≤0.9Q0M=0.9·1.73UI, jer bi usuprotnom moglo doći do prenapona(samopobuđivanja) pri isključivanjumotora sa kondenzatorom.Zadovoljavajuća vrednost faktorasnage cos φref =0.95 se može postićisa Q

C=(0.6÷0.8)Q

0M za opterećenja od

50-100%, kako pokazuju proračuni poizrazu (5).

Literatura

1. Direktiva 2005/32/EC, Commissionof the European Communities withregard to ecodesign requiremants

for electric motors and theirvariable spee drives, Brussels 2005.

2. Aníbal, T. de Almeida FernandoJ. T. E. Ferreira, João Fong, PaulaFonseca, EUP Lot 11 Motors, Final

Report, ISR-University of Coimbra, December 2007.

3. Improving Motor and Drive System Performance: A Sourcebook for Industry was developed for the U.S.Department of Energy’s (DOE)Industrial Technologies Program(ITP).

4. Improving the Penetration ofEnergy- Ef ficient Motors andDrives, SAVE, 2000.

5. “European Integral HorsepowerMotors Markets, B128-17”, Frost& Sullivan, May 2000.

6. Conrad U. BrunnerA + BInternational, Sustainable Energy

Zurich Switzerland SEEEM,International harmonization ofmotor standards saves energy,

ACEP Workshop Beijing 3 December 2007.

7. IEC 60034-30 Ed.1 Rotatingelectrical machines - Part 30:Ef ficiency classes of single speedthree-phase cage induction motors

– Edition 1.0, 2008-10.8. CEMEP - European Committee

of Manufacturers of ElectricalMachines and Power Electronics.

9. IEC 60034-2-1 Edition 1, Methods

for determining losses andef ficiency of rotating electricalmachinery from tests - excludingmachines for traction vehicles(September 2007).

10. NEMA MG 10-2001, EnergyManagement Guide for Selectionand Use of Fixed frequencyMedium AC Squirrel/CagePolyphase Induction Motors.

11. IEC 6034-31 Part 31: Guidefor selection and application ofenergy-ef ficient motors including

variable-speed applications, 2008.12. “Actions to promote energyef ficient electric motors” SAVE,1996.

13. A.H.Bonnett, An overview of howAC Induction motors performancehas been affected by the October24,1997 Implementation of theEnergy policy act of 1992, IEEETransaction on Ind. Application,Vol.36, No 1, 2000, pp. 242-256.

14. VSD’s for Electric Motor Systems,SAVE, 2001.

15. EU Polices and Programmes forEnergy Ef ficient Motor DrivenSystems, Paolo Bertoldi EuropeanCommission DG JRC London,SEEEM Launch, June, 2006.

16. Miloje Kostić, “Ef ficiencyclasses induction motorsand evaluation of ef ficiencyeconomics”, International journal“Electronics”, published byUniversity of Banja Luka (Bosnia& Herzegovina), Volume 11,

No 1-2, 2008, pp.25-30.17. M. M. Kostić, ″ Uticaj napona u

mreži na opterećenja i potrošnjuelektrič ne energije ″ , knijga- Monografi ja autora, Institut″ Nikola Tesla″, 1997, str. 176.

18. M. Kostić, ″Smanjenje opterećenja

i potrošnje energije podešavanjemvrednosti napona motora″,″ Elektroprivreda″ , No. 3, 1998.g.str. 65-78.

19. Miloje M. Kostić, »Smanjenje potrošnje električne energije potrošača sa motornim pogonom«,Poglavlje u Monografi ji»Elektroenergetski sistemi,eksploatacija, upravljanje,ispitivanje, merenje«, str.123-138,

Elektrotehnič ki institut NikolaTesla, Beograd, 2006. godine.

20. Miloje M. Kostić, JovanRadaković, »Induction Motorswith YY/Δ Connection ChangeFor Ef ficiency and Power FactorIncreasing at Partial Loads",

FACTA UNIVERSITATIS, Series: Electronics and Energetic, Vol . No1 2006, pp.

21. M. Kostić, »Veće dozvoljene snage

za fiksno priključene kondenzatorena niskonaponskoj stranitransformatora10(20)/0,4 kV«, 26.Savetovanje JUKO CIGRE, 2003.

godine.22. Standard Handbook for Electrical

Engineers, 11th Edition McGraw-Hill Book Company, 1983, pp.2462.

23. Industrial Power SystemsHandbook, McGraw-Hill BookCompany, 1955, New York,London, pp. 972.

24. D.F. Bins, “ Comparative Costs of

Energy Losses Induction Motors”,IEE Proceedings, Vol. 134, Pt. B.

No.4,July 1987, pp 177-182 .25. J. L. Linders, ″Effects of Power

Supply Variations on AC MotorsCharacteristics″, IEE Trans. Ind.

Applic., vol. IA-B, July-Aug. 1972, pp. 383-400

26. P. S. Hamer, D. M. Love, S.E. Wallace, ″Energy Ef ficientInduction Motors PerformanceCharacteristic and Life-CycleCost Comparison for CentrifugalLoads″, IEE Trans. Ind. Applic.

No.5, 1997, pp.1312-20.27. M.Kostić, »Određivanje

parametara Г- šeme i energetskihkarakteristika asinhronih motorana osnovu kataloških podataka”,“Tehnika”, separat Elektrotehnika3/2000g , str. 12E-18E.

28. M.Kostić, »Evaluation methodsfor load and ef ficiency of inductionmotor in the exploitation«, 11th

International Symposium Ee 2001, Novi Sad, Yugoslavia, pp.332-336.

29. M.Kostić, »Full-load and half-

load Ef ficiency as Characteristicsof Energy Ef ficiency InductionMotors at all Loads«, 17 th ICEM2006, Chania-GREECE , 2-5September , Book of Abstracts,


21/229

energija

[020]

pp.327-328.30. Miloje KOSTIĆ, » Analysis of

Ef ficiency Deviation with Load«,14th International Symposium on

Power Electronics- Ee 2007, NoviSad, YUGOSLAVIA, Papers T6-1.8.

31. M.M.Kostic I.A.Stanisavljevic,

M.Stojković, Lj. Mihailović,»Smanjenje sopstvene potrošnje električne energije uTermoelektrani »Nikola Tesla« A«,» Elektroprivreda«, No 4, 2008,str.63-74.

32. »Racionalizacija sopstvene potrošnje električne energije uTE Kostolac B«, Institut ”NikolaTesla”, Studija, projekat irealizacija, 2004. godine (Autori Rukovodilac projekta MilojeKostić).

33. Racionalizacija sopstvene

potrošnje električne energije uTE ”Kolubara”, Institut ”NikolaTesla”, Studija,projekat irealizacija, 2005. godine (Autori Rukovodilac projekta MilojeKostić).

34. Racionalizacija sopstvene potrošnjeelektrične energije u TE ”NikolaTesla” B, Obrenovac, Institut”Nikola Tesla”, Studija,projekati realizacija, 2006. godine (Autori Rukovodilac projekta MilojeKostić).

35. ”Racionalizacija sopstvene potrošnje električne energije uTE Nikola Tesla A”, Obrenovac,

Institut ″ Nikola Tesla″ ,Studija,projekat i realizacija, 2007.

godine (Autor i Rukovodilac projekta Miloje Kostić).

36. ”Racionalizacija sopstvene potrošnje električne energije uTE Morava”, Svilajnac, Institut″ Nikola Tesla″ , Studija,projekat irealizacija, 2007. godine.

37. ”Racionalizacija sopstvene potrošnje električne energije uTE Kostolac A”, Institut „NikolaTesla”, Studija, projekat irealizacija, 2004. godine (Autori Rukovodilac projekta Dr MilojeKostić).

38. Racionalizacija potrošnje električneenergije u Rudniku ″Rembas″ - Resavica, Studija, projekat irealizacija, Institut ″ Nikola Tesla″,Beograd, 1995. god, RukovodilacM. Kostić.

39. Racionalizacija potrošnje električneenergije velikih potrošača EPS-a-

Površinski kop ″Drmno″ (Studija, projekat i realizacija), Institut″ Nikola Tesla″ , Beograd, 1998.

god, Rukovodilac M. Kostić.

Prof. dr Sofija Ad`i}Ekonomsku fakultet, SuboticaRadoslav Strikovi}Izvršno veće AP Vojvodine, Novi Sad

UDC:620.9 : 338.246.025.88

Javna regulacija:konkurentnost i razvojenergetskog sektora

RezimeVažan korak za države koje žele č lanstvo u Evropskoj Uniji je privatizacijadržavnih (javnih) monopola i jač anje konkurencije u energetici kako bi se

podstaklo unapređ enje infrastrukture, privukle nove investicije i smanjile cene. Privatizacija i liberalizacija su č esto povezane, no one su suštinski razlikuju. Privatizacija je pretvaranje državne (javne) svojine u privatnu. Proces privatizacije može, ali ne mora pratiti pretvaranje tržišta od monopolskog ukonkurentno. Suprotno tome, liberalizacija je transformacija monopolskogtržišta u konkurentno, pri č emu je sasvim svejedno da li je monopolska

struktura bila u javnom ili privatnom vlasništvu. Reforma energetskog sektorai razvoj konkurentnog tržišta je igra u kojoj treba da dobiju svi – proizvođ aći,

postojeći i novi operateri, potrošač i, zaposleni i država. Međ utim, velič ina ivreme ostvarivanja ovih prednosti varira od sluč aja do sluč aja. Naglasak uovom radu je na problemu regulacije energetskog sektora u procesu njegove

strukturno-organizacione i svojinske transformacije u skladu sa nacionalnim speci fič nostima. Najvažnije oč ekivane koristi od privatizacije i uvođ enjekonkurencije u energetskom sektoru u skladu sa acquis communautaire su: (1)izmene i dopune postojećeg zakonodavstva i regulative u cilju približavanja

principima i politikama koje proklamuje Evropska Unija, uzimajući u obzirnužnu fl eksibilnost u smislu prilagođ avanja nacionalnim, regionalnim,

subregionalnim i lokalnim okolnostima i interesima glavnih spoljnih snabdevač aosnovnim energetskim inputima (pre svega, Rusije), (2) otklanjanje regulativnih iadministrativnih barijera uključ ujući visoke naknade za priključ enje i koriš ćenjeinfrastrukture i loše procedure u cilju privlač enja novih (privatnih) investicija,revitalizacije postojećih i izgradnje novih regionalnih, subregionalnih i lokalnihmreža i sistema, kao okvira za integraciju nacionalnog energetskog sektora u

jedinstveni evropski energetski sistem i (3) prestruktuiranja u cilju povećanjaekonomske i tehnološke e fikasnosti i rentabilnosti energetskog sektora. Pošto seradi o protivreč nim zahtevima, nužan je novi model javne regulacije energetskog

sektora, bez koga je malo verovatno da će se pojaviti i održati konkurencija. Regulacija treba da: (1) promoviše javno poverenje u tržište energetskih dobara,kroz transparentnu regulaciju i licenciranje, (2) obezbedi povećanje broja

priključ aka kroz e fikasne aranžmane interkonekcije, (3) optimizira upotrebuenergije sa aspekta retkosti resursa, (4) zaštiti prava potrošač a, (5) kreira

povoljnu klimu za privatne investicije i (6) obezbedi dobar kvalitet i e fikasnecene. Osnova za formiranje institucionalno uređ enog regulacionog okvira je

formulisanje adekvatne energetske politike u Srbiji u kojoj je potrebno naćiravnotežu izmeđ u protivreč nih zahteva i interesa koji stoje iza direktiva EU,aktivnosti unutrašnjih i spoljnih stakeholdera i nacionalnih interesa koji ćeomogućiti praktič no i e fikasno usklađ ivanje sa nacionalnim razvojnim ciljevima

po najnižim troškovima.

Ključne reči: Privatizacija, Konkurencija, Liberalizacija, Regulacija,Transparentnost, Energetska politika.


22/229

energija

1. Uvod

Važan korak za Srbiju, kao državukoja želi članstvo u Evropskoj Uniji je privatizacija državnih (javnih)monopola i jačanje konkurencijeu energetskom sektoru kako bi se

podstaklo unapređenje infrastrukture, privukle nove investicije i smanjilecene. Privatizacija i liberalizacija sučesto povezane, no one su suštinskirazlikuju. Privatizacija je pretvaranjedržavne (javne) svojine u privatnu.Proces privatizacije može, ali nemora pratiti pretvaranje tržišta odmonopolskog u konkurentno. Suprotno

tome, liberalizacija je transformacijamonopolskog tržišta u konkurentno,

pri čemu je sasvim svejedno dali je monopolska struktura bila u

javnom ili privatnom vlasništvu.Reforma energetskog sektora i razvojkonkurentnog tržišta je igra u kojojtreba da dobiju svi – proizvođaći,

postojeći i novi operateri, potrošači,zaposleni i država. Međutim, veličinai vreme ostvarivanja ovih prednostivarira od slučaja do slučaja.

Sa druge strane, globalna iskustva

sa privatizacijom i liberalizacijomsu otvorila niz pitanja o kojimase mora voditi računa prilikom

pripreme, donošenja i realizacijeodgovarajućih odluka o novim

odnosima između javnog i privatnogfaktora u energetskom sektoru Srbije.

Prva je vezana za pitanje sigurnostisnabdevanja. Danas je jasno dase aktuelna faza privatizacije iliberalizacije u energetskom sektoruu državama-članicama EvropskeUnije poklopila sa procesom njihovedeindustrijalizacije, tranzicije (bivših)evropskih socijalističkih država,kao i skoro potpunim preuzimanjem

političke (i vojne) kontrole nadnajvećim izvorima nafte i prirodnoggasa od strane SAD, što je stvoriloogromni spoljni i unutrašnji višak

kapaciteta, omogućilo povećani stepenslobode pristupa i time obilnu ponuduenergenata po pristupačnim cenamazbog niskih ulaganja u novogradnju

proizvodne i prenosne infrastrukture.Pokušaji prevazilaženja ekološke krize

prema evropskom konceptu održivograzvoja, a još više pojava globalnefinansijske i ekonomske krize (čiju

prvu, tada nevidljivu fazu, je pratiodinamičan rast cena nafte i prirodnoggasa) i (verovatna) dugotrajna

postkrizna depresija - postavljaju

problem sigurnosti u snabdevanjuu novom svetlu, zasad bez nekogodređenog odgovora.

Analiza rezultata privatizacije iliberalizacije prema načelima Evropske

Public Regulation: Competitiveness and Development of Energy Sector

The important step for the countries aspiring to the European Union membership is privatization of the state (public)monopoly and introduction of competition to energy-sector so as to encourage improvement of infrastructure and reducethe prices. Privatization and liberalization are very often interlinked, although they are essentially different. Privatizationis transformation of the state (public) ownership into the private one. Privatization process may, but does not necessarilyhave to be followed by the transformation of the monopoly-based market into the competitive one. Quite the opposite,liberalization is transformation of the monopoly-based market into the competitive one, whereas it does not matter if themonopoly-based structure was in the public or private ownership. The reform of the energy-sector and development of the

competitive market should lead to the win-win situation – for producers, the existing and emerging operators, consumers,employees and finally the state. However, the extent and time in which these bene fits can be achieved varies from one caseto the other. This paper is focused on the problem regulation of energy-sector in the process of its structural-organizationaland ownership transformation in accordance with the national speci fic characteristics. The most signi ficant and expectedbene fits resulting form the privatization process and introduction of competitiveness to energy-sector in Serb

Documents

Energija Ekonomija Ekologija 1 2010