Nápady a objevy

24. listopadu 2023

Spotřeba elektřiny celosvětově roste. Inovativní motory z FEKT VUT uspoří až 20 % energie

Vedoucí výzkumného týmu Jan Bárta z FEKT VUT | Autor: Václav Koníček
Úspornější motory s permanentními magnety se dokáží napájet přímo z jednofázové sítě. Odborníci z FEKT VUT navrhli v rámci projektu TAČR unikátní synchronní stroje, které minimalizují elektrické ztráty a splňují tak nové přísnější standardy Evropské komise. Využití najdou třeba v tepelných čerpadlech, ventilacích či velkých domácích spotřebičích, jako jsou pračky a ledničky. Právě elektromotory totiž spotřebovávají okolo 30–40 % celkové elektrické energie.

Spotřeba elektrické energie roste podle technické zprávy McKinsey & Company až o 1,1 % ročně. Do roku 2050 by tak jen v Evropské unii mohla být celková spotřeba vyšší až o 40 %. Snižování energetické náročnosti je proto jedním z předpokladů udržitelného rozvoje.

„Nachází se zde velký potenciál pro úsporu energií. Každé procento, které se při spotřebě elektromotoru podaří ušetřit, udělá v součtu velká čísla. Proto jsou v EU kladeny stále přísnější požadavky na vysokou účinnost elektrických strojů a minimalizaci ztrát,“ vysvětluje vedoucí výzkumného týmu Jan Bárta z FEKT VUT. V reakci na nové nařízení Evropské komise proto v projektu TAČR vyvinuli nové modely motorů pro jihomoravskou společnost EMP.

Jde o unikátní jednofázové motory, jejichž konstrukce je doplněna o permanentní magnety, a přitom se spouštějí přímo z jednofázové sítě. „Nejde o typické synchronní stroje, které se nedokáží rozběhnout ze sítě a potřebují frekvenční měnič. Náš motor se zapojí do zásuvky a rovnou běží v nejvyšších účinnostních normách. Není mezi tím žádná elektronika, která by se mohla časem pokazit. To vede k dalším významným materiálovým a energetickým úsporám,“ upřesňuje Bárta.
Právě využití permanentních magnetů dokáže zajistit vysokou energetickou úsporu – stroj okamžitě najede na synchronní chod, kdy se rotor otáčí konstantní rychlostí.

Odpadají energetické ztráty, ke kterým docházelo v klecovém vinutí standardního motoru. A zatímco u asynchronních strojů magnetizaci obvodu zajišťuje pouze elektrická síť, u motorů s permanentními magnety se magnetizace zajišťuje z velké části právě permanentními magnety a vyžaduje tak méně napájecího proudu.
Unikátní jednofázové motory z FEKT VUT s permanentními magnety | Autor: Václav Koníček

Výzkumný tým z FEKT navrhl celkem 10 prototypů motorů v různé velikosti a pro různé otáčky. Některé ze strojů umožňují úsporu 10–20 % elektrické energie a splňují tak nejvyšší účinnostní třídu IE4.
„Je to skvělý výsledek, protože u jednofázových strojů napájených ze sítě je velká výzva i dosažení třídy IE2,“ hodnotí tři roky trvající vývoj Bárta. Nyní čeká odborníky implementační fáze a tvorba ověřovací série. V nadcházejících měsících by pak firma EMP měla rozjet předsériovou výrobu, aby se už příští rok mohly prodávat ekologičtější motory ve standardní sériové produkci.


Projekt byl spolufinancován se státní podporou Technologické agentury ČR v rámci Programu THÉTA 3.


(mar)

Témata

Související články:
Antibiotické rezistence v drůbežím mikrobiomu zkoumají na FEKT VUT
Výrobu akumulátorů nelze jen navyšovat, aniž bychom mysleli na to, co s nimi bude, až doslouží
Matematik z FEKT pomáhá získávat přesnější informace o kvalitě potravin
Miliony výpočtů v přetopených kancelářích jako cesta k ekologickému plynu
Jak na péči o skleník? V Lužánkách vzniká autonomní zavlažovací systém, který ho obstará za vás.