Processos de produção sustentáveis e eficientes em termos energéticos estão se tornando cada vez mais importantes em aplicações industriais modernas a nível mundial, em especial devido às metas climáticas estabelecidas pela Comissão da UE para 2030. A otimização do consumo de energia desempenha um papel fundamental aqui: o consumo de energia deve ser minimizado e a pegada de carbono reduzida.

Sendo assim, até mesmo na hora de selecionar fornecedores, sistemas, peças e componentes, um número crescente de usuários está se tornando cada vez mais consciente do uso responsável com recursos. As inovações no campo das tecnologias eficientes em termos energéticos, como as fontes de alimentação da série PS1000 da Pepperl+Fuchs, podem contribuir aqui: elas oferecem recursos de produtos com baixo consumo de energia e economia de custos. Este artigo do blog aborda a importância da sustentabilidade para as fontes de energia em aplicações industriais, com foco no papel transformador da eficiência energética.

A eficiência afeta a vida útil e o tamanho do produto

A eficiência de uma fonte de alimentação é uma das caraterísticas mais importantes ao selecionar um produto. Dificilmente qualquer outro valor técnico é tão representativo da qualidade e excelência do trabalho de desenvolvimento. A eficiência descreve qual proporção da potência de entrada atinge a saída da fonte de alimentação. Devido a perdas, esse valor é sempre inferior a 100%.

Devido ao progresso constante no campo da eletrônica de potência, quase todas as fontes de alimentação modernas no mercado alcançam uma eficiência de mais de 90 %. Isso significa que 90% da energia é aproveitada, enquanto os 10% restantes são perdidos na forma de calor. Essa dissipação de calor é geralmente evitada, pois o aumento da dissipação de calor tem muitas consequências. Isso leva a uma temperatura mais alta dos componentes e dos dispositivos, o que, por sua vez, reduz significativamente a vida útil esperada da fonte de alimentação. Um aumento de temperatura de 10 K reduz pela metade a vida útil restante. Isso mostra a grande importância da eficiência.

No entanto, um alto grau de eficiência não só leva a uma menor dissipação de energia, temperaturas mais baixas no dispositivo e, portanto, uma vida útil mais longa, mas também influencia diretamente o tamanho e a confiabilidade de uma fonte de alimentação. Quanto mais baixas as temperaturas na fonte de alimentação, menor será o dispositivo. Isso também aumenta a confiabilidade.

Comparação de dispositivos: pequenos desvios, grandes desvantagens

Em termos de eficiência, as unid. de fonte de alimentação no segmento premium são muito próximas umas das outras, uma vez que seus valores de eficiência diferem apenas minimamente. No entanto, como mostra o seguinte cálculo de exemplo, variações aparentemente pequenas podem ter grande impacto.

A fonte de alimentação PS1000-A6-24.10-server da Pepperl+Fuchs tem uma eficiência de 95,2% a 230 V. Para fins de comparação, vamos analisar um dispositivo do mesmo segmento e da mesma classe de potência, que atinge 93,4%. Nominalmente, a diferença é de apenas 1,8% entre os dois valores, com consequências muito significativas, como mostra a comparação direta.

Nessa comparação de dispositivos, uma diferença de eficiência de 1,8% já leva a 40% mais dissipação de energia e, portanto, calor no dispositivo concorrente. Isso também resulta em um invólucro significativamente mais amplo, mais volume e um peso mais alto. Espera-se uma vida útil mais curta do dispositivo comparável.

Efeitos da eficiência no consumo de energia e custos na operação do sistema

Os fatores acima mencionados desempenham um papel importante na eficiência energética na produção (e também na sustentabilidade, em um sentido mais amplo). Uma dissipação de potência mais alta significa que mais potência deve ser consumida com a fonte de alimentação menos eficiente para alcançar a mesma potência de saída. Se considerarmos toda a vida útil de um sistema, isso gera custos de energia significativamente mais elevados em comparação com o componente PS1000. O exemplo de cálculo a seguir, que é baseado em suposições realistas, ilustra isso:

As suposições feitas descrevem uma aplicação padrão na Alemanha. O sistema de exemplo funciona, como de costume, 24 horas por dia, 360 dias por ano. Os dias restantes são reservados para trabalhos de manutenção. Normalmente, o sistema funciona durante 15 anos com uma fonte de alimentação até que seja feita uma substituição planejada.

Com base nas suposições da comparação de dispositivos anterior, os seguintes efeitos resultam para uma única unid. de fonte de alimentação, com base na diferença de eficiência de 1,8%:

• A diferença de eficiência resulta em uma perda de energia maior de 4,9 W.
• Ao longo da vida útil exemplificada de 15 anos da fonte de alimentação no sistema, calcula-se um consumo adicional de 635 kWh de eletricidade.
• Essa energia foi inteiramente perdida em calor e paga desnecessariamente. Com o preço da eletricidade mencionado acima, isso significa € 168 desperdiçados para uma fonte de alimentação.
• Se extrapolarmos para uma fábrica inteira com centenas de fontes de alimentação, essa diferença pode alcançar um valor crítico ou fornecer uma abordagem simples para otimização.

Alta eficiência, menor pegada de CO₂.

Com base na matriz elétrica regional, um fator de emissão de CO₂ é calculado anualmente. Na Alemanha, esse valor era de 380 g/kWh em 2023, tendo em conta as cadeias de suprimento. A eletricidade desperdiçada adicional de 653 kWh do dispositivo de comparação resulta em emissões adicionais de CO₂ de cerca de 0,25 tonelada de CO₂ por ano por unid. de fonte de alimentação. Se extrapolarmos para toda uma planta ou fábrica, isso atinge proporções tangíveis para os operadores da fábrica.

A pegada de carbono é, portanto, significativamente influenciada pela escolha da unid. de fonte de alimentação. As fontes de alimentação PS1000 altamente eficientes da Pepperl+Fuchs fazem uma contribuição positiva para a pegada de carbono de uma empresa.

Mais informações

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