Энергоэффективность может помочь удовлетворить мировую жажду воды

По оценкам ООН, более двух миллиардов человек не имеют доступа к безопасной питьевой воде, а более четырех миллиардов человек не имеют доступа к безопасным санитарным услугам. Всемирный день воды 2023 года — это возможность подумать о шагах, которые мы должны предпринять для достижения шестой цели ООН в области устойчивого развития: «Обеспечение доступности и устойчивого управления водой и санитарией для всех».

Стоит задуматься об экономике очистки воды и сточных вод. Эти отрасли в настоящее время очень энергоемки и потребляют около 4 процентов всей электроэнергии в мире. Высокое потребление энергии увеличивает затраты. В среднем затраты на электроэнергию составляют 45 процентов стоимости чистой воды.

Таким образом, повышение энергоэффективности обработки воды и сточных вод является ключом к расширению этих потребностей для большего числа людей. В то же время снижение энергопотребления снижает выбросы углекислого газа в секторе и эксплуатационные расходы – от этого выигрывают все.

Каждый процесс в этом секторе – от очистки воды до транспортировки, очистки сточных вод и опреснения – зависит от перекачки. К счастью, доступна технология, которая значительно снижает количество электроэнергии, необходимое двигателю насоса для обеспечения той же производительности.

Как существующие, так и новые двигатели могут быть оснащены приводом с регулируемой скоростью (VSD). Это повышает энергоэффективность за счет регулировки скорости и крутящего момента двигателя в точном соответствии с требованиями процесса.

Без привода двигатель все время работает на полной скорости, а скорость потока регулируется дросселированием – это все равно, что водить машину, держа одну ногу на педали газа и используя тормоза для контроля скорости. В режиме привода двигатель работает ровно настолько быстро, насколько это необходимо, обычно значительно ниже полной скорости. Это позволяет добиться значительного повышения энергоэффективности – зачастую до 30 процентов, а иногда и больше.

Объекты водоснабжения и водоотведения также могут повысить свою энергоэффективность, выбрав наиболее эффективные двигатели. Во многих странах используются классы эффективности двигателей, установленные Международной электротехнической комиссией (IEC). Эти классы варьируются от IE1 до IE4. Каждое увеличение номера IE, например с IE3 на IE4, представляет собой 20-процентное уменьшение потерь энергии, а это означает, что двигатель становится более эффективным.

С июля 2023 года правила ЕС по экодизайну будут требовать минимальной эффективности IE4 для многих типов двигателей в новых установках и модернизациях. Это делает Европу первым регионом в мире, которому требуется эффективность IE4, и другие обязательно последуют этому примеру.

Технология синхронно-реактивных двигателей (SynRM) делает еще один шаг вперед, достигая эффективности IE5. Они предназначены для работы в качестве комплексного решения с преобразователями частоты и значительно более эффективны, чем старые двигатели. Например, замена существующего двигателя IE2 на пакет привода двигателя SynRM обеспечивает снижение потерь энергии до 50 процентов.

Эффективные двигатели АББ предназначены для замены старых моделей, поэтому модернизация обычно не вызывает затруднений. Кроме того, экономия энергии обеспечит быструю окупаемость инвестиций. Обычно это месяцы, а не годы.

Операторы очистных сооружений в Бохольте, Германия, стремились повысить эффективность своего предприятия и сократить выбросы углекислого газа. Они сочли насосы лучшей возможностью сократить потребление электроэнергии и заменили двигатели на комплекты моторного привода IE5 SynRM.

В ходе ремонта они также улучшили геометрию рабочих колес насосов, чтобы повысить их механический КПД. Завод по-прежнему очищает 108 000 кубических метров сточных вод каждый день, но теперь он потребляет на 40 процентов меньше энергии.

В другом месте Германии, в Вюртемберге, за умягчение питьевой воды отвечает водоочистная станция. Для этого процесса требуются энергоемкие компрессоры, но на предприятии используются двигатели IE5 SynRM в паре с преобразователями частоты. В сочетании с другими мерами по энергосбережению завод сократил потребление энергии на 32 процента всего за один год.

Тем временем на Синае (Египет) крупнейшая в мире станция очистки сточных вод также поставила перед собой смелые цели по повышению эффективности. Завод в Бахр-эль-Бакаре использует 20 высокоэффективных двигателей IE4, каждый из которых работает в паре с преобразователем частоты. Он перерабатывает сельскохозяйственные сточные воды, производя 5 600 000 кубических метров очищенной воды каждый день. Эти двигатели не только позволяют установке потреблять меньше электроэнергии, но и повышают надежность насосов.