1975 ve 2017 yılları arasında Türkiye’nin Enerji Tüketimi hızla artmakta ve artarak da devam etmektedir. Ayrıca tüketilen elektriğin kullanım alanları göz önüne alındığında, elektrik motorlarının kullanım yüzdesinin yüksek olduğu görülmektedir.
Bu doğrultuda Avrupa Birliği’nin almış olduğu kararla doğru orantılı olarak Türkiye de elektrikli motorlar konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Bu konuda ARGE çalışmalarını yaparak gerekli tedbirleri alan Merkez Motor A.Ş. Yönetim Kurul Başkanı Kerim KOÇ ile yapmış olduğumuz görüşmede bize konu hakkında bilgi aktardı.
Merkez Motor Yönetim Kurul Başkanı Kerim KOÇ, açıklamasında ; Dünyada günden güne enerji ihtiyacı artmaktadır. Artan enerji talebinin sınırlı kaynaklarla karşılanması oldukça zorlaşmıştır. Dolayısıyla ülkeler kendi enerjilerini üretmek ve sahip olduğu enerji kaynaklarını doğru kullanmak amacıyla faaliyetler geliştirmektedirler. Bu nedenle enerjiye olan ihtiyaç giderek artarken, daha az enerji tüketen verimli ürünlerin kullanımı da giderek daha önemli hale gelmiştir. Elektrik motorlarında verimlilik sınıflarının doğuşu da bu noktaya dayanmaktadır.
IEC (International Electrotechnical Commitee) 60034-30:2008 standardına göre 2008 yılında geliştirilen verimlilik sınıfları günümüze kadar gelmiştir. Bu sınıflar aşağıdaki grafikte gösterildiği gibi IE1,IE2,IE3 ve IE4 sınıflarıdır. En verimli sınıf IE4 olmakla birlikte, en az verimli IE1 sınıfıdır.
IE1 Sınıfı = Standart Motorlar
IE2 Sınıfı = Yüksek Verimli Motorlar
IE3 Sınıfı = Premium Verimli Motorlar
IE4 Sınıfı = Süper Premium Verimli Motorlar
Her ne kadar 2015 yılında en düşük verimlilik sınıfı IE3 olarak belirlenmiş olsa da fabrikaların ve teknolojinin yetersizliği nedeniyle bu kadar uygulanamamış ve ileri tarihlere ertelenmiştir. Halen bu karar yürürlüğe girememiştir. Avrupa Birliği’nin almış olduğu karara göre 1 Temmuz 2021 tarihinden itibaren en düşük verimlilik sınıfı IE3 verimliliğinden daha düşük verimlilikteki motorların üretimi yasaklanacaktır.
Şekil 1. Türkiye’de yıllara göre enerji tüketimi ve tüketilen elektriğin uygulama alanlarına göre dağılımı
Yukarıda bulunan Enerji Tüketimi grafiğinde de görüldüğü gibi 1975 ve 2017 yılları arasında Türkiye’nin Enerji Tüketimi hızla artmaktadır. Ayrıca tüketilen elektriğin kullanım alanları göz önüne alındığında, elektrik motorlarının kullanım yüzdesinin yüksek olduğu görülmektedir. Bu doğrultuda Avrupa Birliği’nin almış olduğu kararla doğru orantılı olarak Türkiye de elektrikli motorlar konusunda IE3 verimlilik sınıfını en düşük verimlilik sınıfı kabul etme konusunda çalışmalar ve planlamalar devam etmektedir.
Şekil 2. Elektrik motorların kullanım alanlarına göre dağılımı
Elektrik motorlarının kullanım alanları, ortam sıcaklığı, ortamdaki nem oranı, ortamda parlayıcı ve patlayıcı gaz olup olmaması, makinanın toza, suya ve tropik koşullara maruz kalıp kalmayacağı ortamı belirleyen en önemli parametrelerdir. Bu parametrelerle kullanım alanları göz önünde bulundurulduğunda yüksek verimli motorların tercih edilmesi söz konusudur.
Tablo 1. IE4 sınıfı 22kW ve 75kW gücündeki elektrik motorlarının kullanımında elde edilen tasarruf
* Yıllık çalışma saati 365 gün/12 saat = 4380 saat kabul edilmiştir. Elektrik tüketimi ücretlendirilmesi vergiler göz ardı edilerek 0,59 ₺ olarak alınmıştır.
Elektrik motorlarındaki kayıplar; stator ve rotor sargı kayıpları, demir kayıpları, sürtünme ve soğutma kayıplarından oluşur ve tamamen ısıya dönüşürler. Bir sitemin verimliliği için sadece yüksek verimli elektrik motoru kullanmak yeterli değildir, aynı zamanda uygun güçte elektrik motoru seçimi ve motoru en yüksek verim bölgesinde çalıştırmak da gereklidir. Elektrik motorları nominal gücünde en yüksek verimi sağlamak üzere dizayn edilirler dolayısıyla gerekli güçten daha büyük ya da daha küçük güçte elektrik motoru kullanımı motorun verimsiz çalışmasına sebep olur. Bu nedenle doğru motor seçimi ve motorun doğru kullanımına dikkat edilmelidir.
Elektrik motorlarında verim arttıkça kullanılan malzeme arttığından ya da daha kullanılan malzeme maliyetinin artmasıyla motorun maliyeti ve dolayısıyla fiyatı da artar. Eğer yatırım maliyeti düşünülmüyorsa her zaman en yüksek verimli motor tercih edilmelidir. Ancak yatırımın kendini amorti etmesi düşünülüyorsa ki en doğru yol budur, o zaman elektrik motorunun günde kaç saat çalışacağı yılda kaç gün çalışacağı elektrik enerjisinin birim fiyatı ve verimli motorun sağlayacağı verim avantajı göz önünde bulundurulmalıdır. Her ne kadar ilk etapta yatırım yüksek olarak gözükse de ortalama olarak bir elektrikli motorun kullanım ömrünün 10-15 sene olması göz önüne alındığında, kısa sürede kendisini amorti ederek uzun vadede büyük ölçüde maliyet karı sağlayacaktır.
Ayrıca verimlilik arttıkça motor kayıpları da azalacağından dolayı buna bağlı olarak çevre kirliği de azalacaktır. Avrupa Birliği’nin IE3 verimlilik sınıfına geçme kararı almasındaki sebeplerin başında çevre kirliliğini azaltma düşüncesi gelmektedir. Her geçen gün gelişen teknoloji ve ihtiyaçlarla doğru orantılı olarak enerji tüketiminin artması da Avrupa Birliği’ni bu kararı almaya götürmüştür. Hatta IE5 verimlilik sınıfının oluşturulması ile ilgili Ar-Ge çalışmaları başlamıştır.
Bir diğer yenilikte motorun ana tasarımında yapılan değişikliklerle daha verimli motorlar üretebilmektir. Sabit mıknatıslı motor teknolojisi buna örnektir. Asenkron Motorların rotorlarının nüvelerine yüksek performanslı sabit mıknatıs yerleştirmek kaydıyla motorlardan yüksek verim ve güç faktörü elde edilmektedir. Sabit Mıknatıslı motor tasarımı, rotorunda hem sincap kafesi hem de sabit mıknatıslar yer alması neticesinde Asenkron ve Sabit Mıknatıslı motorların avantajlarını bir arada sunabilmektedir. Sabit Mıknatıslı Senkron/Asenkron Motor olarak isimlendirilen bu motorlar sincap kafes motorlar gibi sağlam ve az bakım gerektirmelerinin yanında rotorunda yer alan sabit mıknatıslar sayesinde IE3 ve üstü standartlarda verimlilik ve doğrusal devir sağlayabilmektedir. Sabit mıknatıslı motorlar kafes yapısı sebebiyle servo motor olarak da adlandırılmaktadır. Verimlilik sınıfının yükseltilmeye çalışıldığı bu dönemde sabit mıknatıslı motorların geliştirilmesi de bu açıdan büyük önem taşımaktadır.
Şekil 3. ŞK-SMSM Yapısı
Şekilde sunulan görselde de görüldüğü gibi rotorunda sincap kafesi ve sabit mıknatıs yer alan Sabit Mıknatıslı Senkron Motorlar basit, sağlam ve doğrudan kalkabilme avantajlarının yanı sıra Sabit Mıknatıslı Motorlar gibi sessiz çalışma, doğrusal hız ve tork, yüksek güç yoğunluğu gibi avantajları da sunabilmektedir.
Yüksek verimli motorlar ile düşük verimli motorlar arasında bulunan farklılıklara istinaden yapmış olduğumuz bu çalışmalardaki bilgiler ışığında hem enerji tasarrufu hem çevre dostu hem de maliyet düşürücü olması sebebiyle yüksek verimli motorların kullanımının kazandırdığı avantajlar ve önemi karşılaştırma yapılarak değerlendirilmiştir.
