Energimyndighetens Testlab har testat elmotorer i olika effektivitetsklasser och med olika frekvensomriktare. Det är det första testet i Sverige i sitt slag. Effektivare elmotorer i EU kan tillsammans spara nästan hela Sveriges elanvändning.

Elmotorerna har en effekt på 15 kilowatt. Motorerna har valts ut eftersom de har olika verkningsgrad, från klass IE0, IE2, IE3 och IE4. Elmotorer i klass IE0 är mindre effektiva än elmotorer i klass IE4. Alla nya elmotorer som omfattas av ekodesignkraven måste klara kraven på verkningsgrad för klass för IE2 eller bättre. Ekodesignkraven gäller bara för elmotorn och inte för hela systemet.

De testade elmotorerna har valts ut för att representera elmotorer i olika energiklasser och alla tillverkare har elmotorer i olika klasser. Elmotorn i klass IE0 är begagnad eftersom det inte finns några nya elmotorer i den klassen på marknaden idag.

Elmotorerna finns överallt i samhället

Elmotorerna står ofta på dygnet runt året om. De används inom industrin för att driva pumpar, kompressorer och fläktar som behövs i produktionen eller i driften. Elmotorer i denna effekt används också för att driva till exempel hissar, rulltrappor och stora luftkonditioneringssystem. Elmotorsystem beräknas stå för runt 65 procent av elanvändningen inom industrin och nästan 40 procent av Sveriges totala elanvändning.

Effektivare elmotorer kan spara nästan hela Sveriges elanvändning

Från juni 2011 finns det ekodesignkrav för elmotorer och man uppskattar att effektivare elmotorer kan spara 135 terawattimmar (TWh) el årligen inom EU år 2020, vilket motsvarar Sveriges totala elanvändning. Potentialen för energieffektivisering är därmed stor.

Räknexempel: En enda elmotor kan spara hela hushållselen för en familj

I tabellen visas energianvändningen per år och det är baserat på ett räkneexempel där vi har antagit att elmotorn har frekvensomriktare och används till att driva en pump. Elmotorn och pumpen är installerade i ett system där det är konstant tryck, men där pumpens flöde varierar från tomgångsdrift till topplast. Under dessa förutsättningar visar testresultaten att på ett år kan man spara upp till 6 procent av elkostnaden och detta bara på att byta ut en enda gammal elmotor till en ny. Detta är ett räkneexempel, hur mycket ett företag kan spara beror på många olika faktorer, bland annat vad elmotorerna används till.

Energimyndighetens räkneexempel visar att det kan handla om 5 700 kilowattimmar per år för en enda elmotor. Det motsvarar ungefär hela hushållselanvändningen för ett fyrapersonershushåll, det vill säga el till kyl, frys, tvätt, dator, belysning med mera.

Elmotorer med tre olika tekniker

I testet ingår tre asynkronmotorer, med olika verkningsgrad, motsvarande effektivitetsklasserna IE0, IE2 och IE3. Elmotorn i klass IE0 är begagnad och används i testet för att kunna jämföra den med nyare effektivare elmotorer. Asynkronmotorer har funnits länge och är en gammal beprövad teknik. Dessutom finns det två elmotorer med nyare teknik, en så kallad synkron reluktansmotor (SynRM) samt en permanent magnetmotor (PM).

Effektivare elmotorer har högre varvtal - kan påverka funktionen

Testet visar att en effektivare elmotor, med högre verkningsgrad, automatiskt också får ett högre varvtal. Detta kan påverka funktionen, lite beroende på vilken utrustning som elmotorn ska kopplas till, pump, fläkt eller hiss till exempel. Ett exempel är om elmotorn är kopplad till en vattenpump så kommer pumpen att börja pumpa mer vatten när du byter till en effektivare elmotor. Detta går dock lätt att styra om elmotorn kopplas till en frekvensomriktare, så kallad varvtalsreglering.

Fyra frekvensomriktare har testats kopplade till elmotorerna

I testet ingår även fyra frekvensomriktare som fungerar som varvtalsreglerare. Frekvensomriktaren anpassar effekten efter behovet genom att styra varvtalet till elmotorn. De tre elmotorena med asynkronmotor, EFACEC, Lönne och VEM testades både när de var direkt inkopplade mot elnätet och med frekvensomriktare. Motorn med synkron reluktansmotor testades bara med den frekvensomriktare som tillverkaren rekommenderade eftersom denna typ av elmotorer är känsliga för vilken frekvensomriktare som de kopplas till. Det blir förluster i frekvensomriktaren, så det är viktigt att välja rätt. Frekvensomriktaren kan vara inbyggd eller en separat frekvensomriktare som kopplas till elmotorn. Eventuellt kan det i framtiden komma krav på högsta tillåtna förluster för frekvensomriktare.

Energisparläge ger effektivare elmotor vid låga effekter

En av de testade frekvensomriktarna har ett energisparläge för att förbättra styrningen och testet visar att när energisparläget används blir elmotorn effektivare vid låga effekter.

Från 1 januari 2015 måste nya elmotorer ha frekvensomriktare eller motsvara klass IE3

Från 1 januari 2015 omfattas nya elmotorer i storlekarna 7,5 kilowatt till 375 kilowatt av ekodesignkrav och måste klara kraven för effektivitetsklass IE3 eller vara IE2 motorer försedda med frekvensomriktare. Ekodesignkraven gäller bara för elmotorn och inte för hela systemet. Nya krav diskuteras för 2018 som innebär att både större och mindre elmotorer än idag får krav, även enfas-motorer. Då kommer även frekvensomriktare att omfattas av kraven.

Tänk även på detta när du byter elmotor

Om du jämför en asynkronmotor med en synkron reluktansmotor eller permanent magnetmotor med samma effekt så väger synkron reluktansmotorn och permanent magnetmotorn mindre och dessutom har de lägre axelhöjd, räknat från bottenplattan. Byter du däremot från en gammal asynkronmotor till en ny effektivare asynkronmotor får du räkna med att den nya elmotorn är större. Något att ta hänsyn till vid montering och inbyggnad.

Elmotorerna testades vid sex olika varvtal

Elmotorerna styrdes av frekvensomriktaren vid sex olika frekvenser från 10 upp till 60 hertz, (Hz). Ju högre frekvens desto snabbare går elmotorn. Vid 10 Hz roterar elmotorn 300 varv per minut, vid 30 Hz, 900 varv per minut och vid 60 Hz, 1 800 varv per minut.

De tre asynkronmotorerna är alla testade både med och utan frekvensomriktare. Testresultaten visar att när elmotorerna inte har någon frekvensomriktare, utan är direkt inkoppling mot elnätet är verkningsgraden över 90 procent. När asynkronmotorerna kopplas till en frekvensomriktare sjunker den totala verkningsgraden något. Den totala verkningsgraden gäller elmotor inklusive frekvensomriktare. När elmotorn används i verksamheter och processer där lasten hela tiden varierar kan en frekvensomriktare spara mycket energi eftersom den hela tiden anpassar effekten på elmotorn efter behovet. En frekvensomriktare ökar normalt sett effektiviteten, men om inte frekvensomriktaren är effektiv ökar förlusterna totalt sett i elmotorsystemet. För att säkerställa att frekvensomriktaren styr elmotorn så effektivt som möjligt så ska den justeras in både mot den last som elmotorn ska driva samt anpassas till den elmotor den ska styr.

Välj elmotorsystem utifrån dina behov

Vilket elmotorsystem som är effektivast beror på var elmotorn ska användas och det är viktigt med en bra installation. Tänk på att inte överdimensionera elmotorn. Har du en process i industrin där du kör på låga effekter och det inte förekommer några toppar så kanske du ska välja en mindre elmotor.

Viktigt välja rätt frekvensomriktare till din elmotor

Det är inte bara att koppla en frekvensomriktare till en gammal elmotor. Det är viktigt att säkerställa att elmotorn och frekvensomriktaren fungerar bra tillsammans och att de är installerade på rätt sätt. Annars riskerar du att förkorta livslängden på elmotorn. Isoleringen i lindningarna på en äldre elmotor kan till exempel vara känsliga för de strömtoppar som frekvensomriktaren ger.

Interna länkar

Ekodesigndirektivet

Ekodesign Elmotorer 0,75-375 kW (Lot 11)

Elektriska motorer och varvtalsstyrningar (Lot 30)

Energieffektivisering i företag

Välj Elmotor (typ) Verkningsgrad Energianvändning per år Effektivisering i procent jämfört med IE0
Asynkronmotor IE0 96 943  kWh/år 0  %
Asynkronmotor IE2 94 607  kWh/år 2,4  %
Asynkronmotor IE3 95 240  kWh/år 1,8  %
Permanent magnetmotor IE4 91 249  kWh/år 5,9  %
Synkron Reluktansmotor IE4 92 658  kWh/år 4,4  %
Markera alla
Avmarkera alla

Effektivare elmotorer i EU kan tillsammans spara nästan hela Sveriges elanvändning. Elmotordrivna system står för runt 65 procent av elanvändningen inom industrin och nästan 40 procent av Sveriges totala elanvändning. Svenska företag anser att ekodesignkraven på elmotorer förbättrar deras konkurrenskraft.

Sedan juni 2011 finns det ekodesignkrav för elmotorer i storleken 0,75- 375 kilowatt (kW). År 2020 beräknas ekodesignkraven på elmotorer att spara 135 terawattimmar (TWh) el i EU per år. En investering i en ny effektiv elmotor kan snabbt återbetala sig.

Ekodesignkraven bygger på en klassificering som har tagits fram av IEC, International Electrotechnical Commission. Elmotorer finns i klasser som betecknas IE1, IE2, IE3 och så vidare.

Ekodesignkrav för elmotorer på 0,75 kW till 375 kW

Elmotorer är vanligast inom industrin, inbyggda i fläktar, pumpar och kompressorer. Även elmotorer inbyggda i andra produkter omfattas av kraven, till exempel ventilationsaggregat för byggnader. Asynkronmotorn är den vanligaste typen av elmotor och står för cirka 90 procent av elförbrukningen för alla elmotorer i storlekarna från 0,75 kilowatt upp till 375 kilowatt.

Kraven på elmotorer skärps stegvis

Sedan år 2011 måste alla nya elmotorer klara klass IE2. 2015 skärps kraven för elmotorer i storleken 7,5 kilowatt upp till 375 kilowatt.

Ny ekodesignförordning 2018

Från 2018 kommer en ny ekodesignförordning som innebär att både större och mindre elmotorer än idag får krav, även enfas-motorer. Frekvensomriktare kommer då omfattas av kraven. Frekvensomriktaren kan vara inbyggd eller en separat frekvensomriktare som kopplas till elmotorn.

Liknande krav på elmotorer finns också i USA, Australien, Sydkorea och Brasilien.

Viktigt med systemperspektiv

1 januari år 2015 måste stora elmotorer klara klass IE3 och elmotorer som har frekvensomriktare måste då klara klass IE2. Vad som är den mest energieffektiva och kostnadseffektiva lösningen beror på var och hur elmotorn används. När elmotorn används i verksamheter och processer där lasten hela tiden varierar kan en frekvensomriktare spara mycket energi eftersom den anpassar effekten på motorn efter behovet.

Det räcker inte bara med en energieffektiv elmotor. Ekodesign ställer även krav på vilken information som tillverkaren eller importören måste lämna vid försäljning och installation.

Verktyg för beräkning av verkningsgraden

Internationella energibyrån, IEA, arbetar med energieffektivisering inom ramen för IEA 4E. Där finns en arbetsgrupp för elmotorsystem som kallas EMSA, Electric Motor Systems Annex. De har tagit fram ett webbaserat beräkningsverktyg där man som användare registrerar data om elmotor, typ av transmission och om elmotorn driver till exempel en fläkt eller en pump. Programmet beräknar sedan verkningsgraden för enskilda komponenter och för hela systemet. Beräkningsverktyget är fritt att använda och här finns länken till webbplatsen.

Olika typer av elmotorer

Asynkronmotor

  • Den vanligaste typen av elmotor i industrin idag
  • Enkel att underhålla
  • Finns inte i de högre energiklasserna på marknaden idag.

Synkron Reluktansmotor (Syn RM)

  • Snarlik uppbyggnad som asynkronmotorer, men de har inga magneter.
  • Energieffektivare och kräver mindre underhåll än asynkronmotorer.

Permanent magnetmotor (PM)

  • Kompakt
  • Energieffektiv
  • Man behöver inte magnetisera motorn eftersom den består av en permanent magnet.
  • Innehåller sällsynta jordartsmetaller.

Checklista vid inköp av elmotorer

Energimyndigheten har tillsammans med elmotorbranschen tagit fram en checklista där du kan får svar på de vanligaste frågorna inför köp av elmotorer. Listan kan läsas eller laddas ned uppe till höger på sidan och finns även tillgänglig på branschorganisationen Transmissionsgruppens webbsida.

Genomgång av ekodesignförordningen för elmotorer 2016

Ekodesignförordningen för elmotorer ska revideras i augusti år2016. Då ska man ta hänsyn till den tekniska utvecklingen för såväl elmotorer som för frekvensomriktare. I revideringen ingår bland annat resurseffektivitet, återanvändning, materialåtervinning och mätosäkerhet.

Internationell tävling korar marknadens mest effektiva elmotorer

7 oktober 2014 utsågs vinnarna i SEAD Motor Awards, en tävling i världens mest energieffektiva elmotorer, på Motor Summit i Zürich. Två tillverkare, en från Kina och en från Indien, dominerade i tävlingen.
SEAD Motor Awards har fokuserat på de vanliga asynkronmotorerna och elmotorer med nya teknologier.

Interna länkar

Ekodesigndirektivet

Ekodesign Elmotorer 0,75-375 kW (Lot 11)

Elektriska motorer och varvtalsstyrningar (Lot 30)

Energieffektivisering i företag

Externa länkar

Verktyg för beräkning av verkningsgraden

Transmissonsgruppen i Sverige