E‑motoren zijn de ideale oplossingen voor een hogere efficiëntie en een lager energieverbruik
Er wordt gezegd dat wel de helft van de elektriciteit wereldwijd wordt verbruikt door motoren¹. Alleen al motorsystemen in de industriesector verbruiken 64% van de elektrische energie, terwijl de commerciële sector 20% verbruikt en de residentiële sector 13%². Er is steeds meer aandacht voor het verbeteren van de efficiëntie van motoren en het verminderen van het energieverbruik om de wereldwijde doelstellingen voor CO₂‑uitstoot te behalen. Er is veel enthousiasme in de motorensector, dankzij recente investeringen met hoge zichtbaarheid, steun van belangrijke overheden en industriële leiders, en de verdere bevordering van de ontwikkeling en adoptie van energiezuinige motoren in verschillende sectoren.
De International Efficiency (IE)‑normen bepalen de energie-efficiëntie en definiëren in feite vijf niveaus van motorefficiëntie: IE1 tot IE5. Het hoogste efficiëntieniveau is IE5, de ‘Ultra‑Premium Efficiency’. Deze IE‑codes dienen als referentie voor overheden die de efficiëntieniveaus vastleggen voor hun minimale energieprestatiestandaarden voor motoren in hun respectieve landen.
Pompen zijn verantwoordelijk voor een groot deel van het elektriciteitsverbruik in verschillende sectoren, vooral in de industrie en commerciële omgevingen. Als ’s werelds toonaangevende fabrikant van pompen en pompuitrusting produceert Grundfos elektrische motoren van uitzonderlijke kwaliteit. Grundfos heeft tientallen jaren ervaring in het bouwen van geavanceerde elektronisch geregelde pompen (E‑pompen) en produceert al lange tijd eigen motoren met geïntegreerde frequentieomvormers met energiebesparende functionaliteit en toerentalregeling voor huishoudelijke, commerciële en industriële pomp‑toepassingen.
In feite zag de allereerste toerengeregelde pomp met geïntegreerde frequentieomvormer eind jaren tachtig het levenslicht in de laboratoria van Grundfos. Sindsdien werkt Grundfos intensief aan het optimaliseren en uitbreiden van zijn E‑pomp‑programma, jaar na jaar.
Grundfos zet zich in om voorop te blijven lopen in technologische ontwikkelingen en introduceert voortdurend innovatieve oplossingen ten voordele van haar klanten én het milieu. De E‑pompen van Grundfos met geïntegreerde frequentieomvormer zijn ontworpen met volledige controle, gebruiksgemak en duurzame prestaties in gedachten.
De MGE‑E‑motoren van Grundfos overtreffen de IE5‑eisen ruimschoots.
Bijvoorbeeld: voor een MGE 11,0 kW 3x380–500V midspeed‑motor bedraagt de IE5‑vereiste voor het motorrendement 93,2%. De Grundfos MGE‑motor gaat hier echter meer dan 2% bovenuit met een motorrendement van 95,7% bij 380V/2600 rpm.
Ook het rendement van het PDS (Power Drive System, inclusief de frequentieregelaar of VFD) is uitzonderlijk hoog.
Voor een MGE 11,0 kW bereikt dit een rendement tot 93,2% bij 380V/2900 rpm. Dit betekent dat zelfs mét de geïntegreerde frequentieregelaar het totale MGE‑motorsysteem voldoet aan de IE5‑vereisten die gelden voor het motoronderdeel op zich.
De vraagstukken op de groeiende aandacht en adoptie van E‑motoren, zegt Markus Brandstetter, Chief Technology Officer bij Grundfos:
“Digitale transformatie is onvermijdelijk in de verschillende segmenten, en bij Grundfos zijn we er trots op voorop te lopen in het creëren van de producten en digitale oplossingen van de toekomst. Onze focus op het ontwikkelen van IE5‑E‑motoren is strategisch niet alleen voor ons bedrijf, maar we zien het ook als een cruciale oplossing om de energie‑ en klimaatproblemen in de wereld te verlichten. E‑motoren staan erom bekend niet alleen de efficiëntie van het volledige systeem te verbeteren, maar ook het energieverbruik te verminderen en ons te helpen de klimaatverandering tegen te gaan. Dit is wat wij blijven stimuleren — in het voordeel van onze klanten en eindgebruikers — om kosten en CO₂‑uitstoot te verlagen.”
Hoogrendements E‑pompen met IE5‑motoren leveren een aanzienlijke bijdrage aan energiebesparing en een lagere CO₂‑voetafdruk. Grundfos schat dat de jaarlijks vermeden CO₂‑uitstoot significant kan zijn. Alleen al in 2020 bedroeg de vermeden CO₂‑uitstoot door Grundfos E‑pompen 270.000 ton.
Daarnaast zorgt de ingebouwde applicatieregeling in MGE‑E‑motoren er niet alleen voor dat het energieverbruik van de pomp zelf wordt verlaagd, maar ook dat de prestaties en efficiëntie van het volledige systeem worden geoptimaliseerd.
Grundfos ziet een sterke markttrend waarbij steeds meer pompen worden uitgerust met frequentieregelaars (VFD’s) en besturingsunits. De markt voor VFD’s, inclusief die toegepast in pompsystemen, laat een verwachte jaarlijkse groei van ongeveer 6% zien in de komende jaren. Dit wordt gedreven door toenemende verstedelijking, industrialisatie en strengere overheidsvoorschriften op het gebied van energie-efficiëntie3.
Een andere belangrijke groeifactor is de noodzaak voor fabrikanten om hun productieprocessen te optimaliseren en operationele kosten te verlagen. Zelfs kleine verminderingen in snelheid en debiet leiden tot aanzienlijke energiebesparingen.
Waarom kiezen voor een E‑motor?
E‑motoren bieden een grotere functionaliteit, waardoor ze eenvoudig te gebruiken zijn in een brede waaier aan complexe toepassingen. Deze E‑motoren bieden verschillende voordelen ten opzichte van standaardmotoren, zoals:
- De MGE‑E‑motor levert een superieure energie-efficiëntie die zelfs de IE5‑norm overtreft.
- IE5‑motorverliezen liggen minstens 30% lager dan bij IE3‑motoren, wat op zichzelf al leidt tot ongeveer 10% minder energieverbruik bij een typisch pomplastenprofiel.
- Pomp, motor en frequentieomvormer zijn perfect op elkaar afgestemd voor een geoptimaliseerde pompefficiëntie.
- Het kiezen van de juiste regelmodus in een MGE‑motor kan nog meer energiebesparing opleveren — tot 75% voor het volledige systeem vergeleken met niet‑geregelde pompen.
Energie‑ en kostenbesparing met geoptimaliseerde efficiëntie
De Grundfos MGE‑E‑motoren zijn tot nu toe de meest energie‑efficiënte motoren.
Deze permanentmagneet‑synchroonmotoren (PMSM) zijn speciaal ontworpen voor gebruik met frequentieomvormers en geoptimaliseerd voor pomptoepassingen en een hoge efficiëntie bij deellast.
De PMSM‑motor heeft bovendien een ingebouwde frequentieomvormer, waardoor toerentalregeling mogelijk wordt. Dit biedt diverse voordelen voor pomptoepassingen, waaronder:
- Energiebesparing
- Betere procesregeling
- Uitgebreide functionaliteiten
- Ingebouwde motorbeveiliging
- Hogere prestaties en compactere pompen
- Minder waterslag dankzij langere opstarttijden
- Lagere aanloopstromen
Dit resulteert in lagere energie‑ en levenscycluskosten.
Het aanpassen van de pompsnelheid op basis van de actuele behoefte - in plaats van de systeemstroom te smoren met een klep - zorgt er bovendien voor dat er geen overdruk ontstaat die het systeem belast en dat er geen klepgeluid door cavitatie optreedt. Daarnaast daalt het energieverbruik doordat de pomp op een lagere snelheid werkt.
De MGE‑E‑motoren van Grundfos worden momenteel gebruikt in een breed scala aan pompen, waaronder de meertrapspompreeksen CRE, CME, MTRE, de eentrapspompreeksen TPE, NBE, NKE, en boostersystemen die meerdere toepassingen bedienen.
Verder kijken dan alleen motoren: aandacht voor het volledige systeem
Grundfos iSOLUTIONS luidt een nieuw tijdperk van intelligentie in voor pompsystemen en watertechnologie, met oplossingen die verder kijken dan afzonderlijke componenten en het volledige systeem optimaliseren.
Dankzij de diepgaande kennis van watertechnologie maakt Grundfos iSOLUTIONS gebruik van intelligente pompen, cloudconnectiviteit en digitale services.
Samen maken deze mogelijkheden het mogelijk om:
- Realtime monitoring
- Op afstand bedienen
- Storingen voorspellen
- Systemen optimaliseren
- Hiermee kunnen gebruikers een geheel nieuw prestatieniveau bereiken.
Grundfos iSOLUTIONS biedt de optimale combinatie van pompen, frequentieregelaars en aanvullende componenten voor elke specifieke toepassing.
Deze oplossingen integreren speciale kenmerken en functionaliteiten en bouwen voort op diepgaande toepassingskennis en ervaring.
iSOLUTIONS maakt het eenvoudig om pompen, regelaars, meetapparatuur, besturingen, beveiligingen en communicatiesystemen te integreren, waardoor u waardevolle tijd bespaart bij engineering, installatie en inbedrijfstelling.
Recente installaties en hun impact
Grundfos heeft wereldwijd talloze succesverhalen over hoe E‑motoren en iSOLUTIONS klanten helpen hun waterbeheerproblemen op te lossen en tegelijkertijd water en energie te besparen, waardoor hun kosten en CO₂‑uitstoot worden verlaagd.
- Gebouwen realiseren tot wel 80% energiebesparing met eenvoudige pompvervangingen: Taka Solutions (een energieadviesbureau) werkte samen met Grundfos om de problemen in kaart te brengen rond de bestaande HVAC‑pompsystemen (verwarming, ventilatie en airconditioning) in drie gebouwen van H&H Property Management and Development in Dubai: Indigo Towers (residentieel), Green Tower (commercieel) en Falcon Tower (residentieel). Deze gebouwen kampten met ongewoon hoge elektriciteitskosten.
Een Grundfos Energy Check wees uit dat de gebouwen waren uitgerust met overgedimensioneerde pompen, inefficiënte werking en slechte balancering in hun constante primaire koelsystemen, waarbij de pompen op constante snelheid draaiden. Daarom adviseerde Grundfos om over te stappen op compacte, aanzuigende pompen met frequentieregelaars – de intelligente NB‑E-pompen. Deze kunnen exact de benodigde debieten aan de chillers leveren zonder verspilling, en de Delta‑T verbeteren tot vijf graden Celsius. Een eenvoudige, kant‑en‑klare oplossing.
H&H zag vrijwel onmiddellijk resultaat.
In Indigo Tower verbruikten de pompen voorheen 36 kW per uur
Na de upgrade gebruiken ze nog slechts 7–10 kW/h.
Nu, twee jaar na installatie, gebruiken ze 81% minder elektriciteit dan voorheen.
Daarnaast verbeterde niet alleen de pompefficiëntie, maar ook de efficiëntie van het totale HVAC‑systeem. De werkelijke terugverdientijd van de investering bedroeg slechts acht maanden.
De cijfers van de renovaties in de andere twee gebouwen in 2018 tonen een vergelijkbaar beeld:
Falcon Tower verlaagde het elektriciteitsverbruik van de pompen met 46%.
Green Tower verminderde het pompenergieverbruik met 57%.
In totaal realiseerden de drie gebouwen een totale energiebesparing – inclusief chillers, ventilatiesystemen en verlichting – van 20–25%
- Effectieve monitoring helpt operationele problemen op te lossen – water en kosten besparen én de productie verhogen:
Op basis van de bevindingen van de Grundfos iSOLUTIONS MONITOR installeerde CPKelco in Køge, Denemarken, twee nieuwe CRNE3‑23‑pompen met een 11 kW MGE‑motor. Deze oplossing heeft niet alleen de problemen van CPKelco opgelost, maar had ook een positief langetermijneffect op zowel hun CAPEX als OPEX.
CAPEX: De aangeboden oplossing was goedkoper dan het oude systeem
OPEX: Dankzij energiebesparing, 50% minder waterverbruik, lagere servicekosten en een hogere productie.
Dit is een uitstekend voorbeeld van hoe Grundfos zijn klanten kan helpen niet alleen hun pompen te monitoren, maar ook het hele systeem waarin ze zijn geïnstalleerd
- Bij de distilleerderijen van Grant’s in het Verenigd Koninkrijk verving Grundfos de vast toerental‑CR‑pompen voor ketelvoeding op vier stoomketels — met een stoomcapaciteit van 12,5 tot 30 ton en een stoomdruk van 10 bar — door Grundfos iSOLUTIONS CRIE15‑8‑pompen met MGE‑motoren.
Ook werd de modulerende klep uit de ketelinstallatie verwijderd.
De CRIE‑pomp regelt het niveau in de stoomketels door zijn snelheid aan te passen aan de vraag.
Tegelijkertijd gebruiken de Grundfos‑pompen ingebouwde functies in de frequentieregelaar — zoals limit‑exceed en signal relay output — om een bypass‑klep te bedienen en zo de doorstroming door de economiser te garanderen wanneer de brander draait, maar de ketel geen water vraagt.
Alle besturing wordt door de regelaar uitgevoerd, precies op het juiste moment, wat zorgt voor:
een veilige en efficiënte werking van de ketel,
minder complexe installatie,
optimale niveauregeling.
Het resultaat:
40% energiebesparing op één pomp alleen al, wat neerkomt op ongeveer £5.000 per jaar
6% minder gasverbruik voor de ketel dankzij de stabielere niveauregeling.
Drie woorden die de MGE‑motoren van Grundfos perfect omschrijven, zijn betrouwbaar, aanpasbaar en energie‑efficiënt.
Sinds hun introductie in de jaren ’90 hebben deze motoren de norm in de sector bepaald. In combinatie met de digitalisering van pompen verandert dit momenteel het speelveld voor veel industrieën. Het opent nieuwe mogelijkheden die voorheen niet haalbaar waren en doorbreekt tegelijkertijd de traditionele manier van werken.
Grundfos heeft zijn diepgaande kennis van efficiënte en optimale pompwerking geïntegreerd in de MGE‑motoren om een geavanceerd product te creëren.
En dankzij de betrouwbaarheid van E‑motoren wordt de terugverdientijd van een E‑pomp aanzienlijk verkort - een belangrijke mijlpaal.
In combinatie met onze pompen kunnen deze motoren onze klanten een ongeëvenaard efficiëntieniveau bieden.
Sources:
3 : https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/variable-frequency-speed-drives-vfd-vsd-market