Ahorro de energía para un aumento de la eficiencia energética.

En todo el mundo, la industria y el sector artesanal necesitan sistemas de propulsión eléctrica. Estos sistemas causan más del 64% del consumo eléctrico industrial. Por esta razón, aquí existe un gran potencial de mejoramiento de la eficacia en los sectores industrial y artesanal.

Características de un sistema de propulsión.

Un sistema de propulsión se compone de las siguientes unidades:

• Del motor eléctrico, que convierte la potencia eléctrica en potencia mecánica
• Del convertidor de frecuencia, que transforma la potencia eléctrica de la red de forma regulada (regulación electrónica de velocidad)
• De la caja de cambio, que adapta la potencia mecánica del motor al punto de funcionamiento dinámico de la máquina operadora (reducción del régimen de giro y aumento del par de giro).

Estos componentes individuales ya han sido optimizados de manera importante. Sin embargo, si los conceptos de optimización de los sistemas completos se evalúan de acuerdo a los costes que se producen durante todo su ciclo de vida completo (LCC, Life-Cycle-Costs), todavía existe un inmenso potencial de ahorro en la aplicación de esta clase de sistemas.

Si se considera toda la vida útil de un motor eléctrico, los costes del consumo eléctrico suponen hasta el 96%de los costes totales. Por este motivo, al calcular los costes que producirá la compra de un motor, el consumo de corriente eléctrica tiene que incluirse en el cálculo con un factor claramente mayor a los meros costes de adquisición.

Costes de ciclo de vida de un motor eléctrico.

Otro potencial adicional que existe en el ámbito de los sistemas de propulsión es la utilización de motores de bajo consumo energético. Estos motores energéticamente optimizados transforman la energía eléctrica en energía mecánica, sin producir más que las pérdidas absolutamente necesarias y manteniendo las características técnicas necesarias.

Los sistemas de propulsión estándar más difundidos en el ámbito industrial son los motores de corriente trifásica. La gran mayoría de los motores trifásicos que hoy en día se utilizan son motores asincrónicos, ya que su fabricación es económica y además casi no precisan de mantenimiento. Sin embargo, con relación a su balance energético, están muy por debajo de otros tipos de motores. Por otro lado, en los últimos años se han emprendido esfuerzos considerables de reducir claramente las pérdidas de energía en motores asincrónicos.

Potenciales de ahorro en sistemas de propulsión electromotriz.

Con motores asincrónicos de la clase EFF1 (motores de consumo energético reducido) de la mayor categoría de grado de rendimiento europea, las pérdidas energéticas han podido ser reducidas en un promedio de alrededor del 40%. Otros aumentos adicionales de la eficacia se pueden alcanzar con ayuda del uso de tipos de motores especiales, como por ejemplo, los motores sincrónicos o motores tipo EC, o sea, electrónicamente conmutados:

• Los motores sincrónicos disponen de un grado de rendimiento eléctrico sumamente alto, incluso en el servicio a carga parcial. En combinación con convertidores de frecuencia es posible lograr una regulación muy precisa.
• Los motores electrónicamente conmutados (motores EC), también llamados “motores brushless-DC” (o BLDC), complementan las aracterísticas positivas de máquinas sincrónicas, ya que además son capaces de adaptarse a la carga correspondiente. Se caracterizan por un alto grado de rendimiento – incluso en el servicio a carga parcial – por una alta densidad de potencia, así como por una buena regulabilidad.

En el año 1998, los fabricantes líderes de motores de Europa asumieron una obligación voluntaria frente a la Comisión de la Unión Europea, en la que se comprometieron a intensificar la comercialización de motores de bajo consumo energético. Desde entonces, la cuota de los motores de consumo energético reducido de la categoría EFF1 ha ido aumentando constantemente.

Sustituir el motor antiguo por uno de mayor grado de rendimiento de la categoría EFF1 supone el método más simple de alcanzar un aumento de la eficiencia. Sin embargo, el grado de rendimiento del motor no es el criterio más relevante para poder evaluar el rendimiento económico de un motor, sino ante todo la forma de regulación del régimen de giro. El potencial de ahorro que abarca una regulación electrónica del régimen es 4 a 5 veces mayor que en el caso de los motores de bajo consumo energético de la categoría EFF1. En comparación con los métodos convencionales, como por ejemplo por medio de mariposas reductoras, con ayuda de la regulación electrónica del régimen se puede ahorrar entre el 20 y el 70% de los costes de energía.

Si se toman en cuenta los costes del ciclo de vida útil, las inversiones en el ámbito de ahorro energético frecuentemente ya se amortizan en el curso de unos pocos meses. Hoy en día, sólo alrededor del 12% de la potencia de motores que se encuentra instalada en el ámbito de la industria alemana opera con ayuda de una regulación del régimen energéticamente económica. Sin embargo, desde el punto de vista del ahorro energético, un reequipamiento de los sistemas de regulación del régimen de giro sería razonable en la mitad de los equipos de propulsión que se utilizan.

En el área de las técnicas industriales de propulsión, básicamente se distingue entre dos grupos:

• Accionamientos eléctricos que necesitan una regulación electrónica del régimen motivado por la técnica del proceso correspondiente.
• Accionamientos eléctricos que, en principio, también son capaces de operar sin la regulación del régimen. En estos casos, con ayuda de la regulación electrónica del régimen se pueden obtener importantes potenciales en ahorro energético.

Otro potencial adicional de ahorro de energía eléctrica lo ofrece una optimización mecánica de los sistemas. En estos casos es absolutamente decisivo que, tanto los productores del motor, como también las empresas que ofrecen los equipos completos, y los operadores del equipo correspondiente, actúen de forma coordinada. Esta forma más amplia y completa de encarar el tema puede contribuir a aprovechar casi el 60% del potencial total de ahorro energético que existe en el caso de los equipos eléctricos.

El campo de la técnica de propulsión ofrece toda una serie de posibilidades con relación al ahorro energético y el aumento de la eficacia:

• La utilización de motores que pertenezcan a una categoría de eficacia lo más alta posible, por ejemplo, con el sello de calidad CEMEP (CEMEP = Comité Europeo de Constructores de Maquinaria Eléctrica y de Electrónica de Potencia).
• La utilización de motores con adaptación de potencia.
• La utilización de convertidores de frecuencia (retroalimentación de la energía de frenado a la red).

En Alemania, actualmente se están realizando varios proyectos que pretenden obtener potenciales de ahorro de energía eléctrica en el ámbito industrial y el sector artersanal. Especialmente digno de mencionar es el proyecto “Motor Challenge Programm”, o sea el “programa de desafío en materia de motores”. En el marco de este proyecto, se quiere conseguir que las empresas estén motivadas para optimizar el nivel de rendimiento de sus sistemas de propulsión electromotriz.

Desde hace varias décadas, la tecnología de propulsión eléctrica representa uno de los productos de exportación más importantes de la economía alemana. El enorme empuje innovador que existe en el país, así como los costes enérgeticos que en Alemania son relativamente altos, han ido contribuyendo al hecho de que los productos alemanes de alta tecnología se caractericen cada vez más por su eficiencia energética.