企業はエネルギー消費を削減し、無駄を省き、業務効率を向上させる方法を積極的に模索しています。しかし、最も基本的な機会の1つである電圧降下防止は、見落とされがちです。電圧降下保護は、信頼性の高い運用に役立つだけでなく、正しく適用されれば、サステナビリティ(持続可能性)の目標達成にも貢献します。電圧降下保護の重要性については、このブログの後半で詳しく説明します。また、ソリューションを評価する際に考慮すべき要素についても説明します。では、実際の電圧降下保護とはどのようなものかを見ていきましょう。
電圧降下保護について
電圧降下はディップとも呼ばれ、電圧レベルが短時間低下することです。このような電圧降下は、送電網の障害、急激な負荷変動、機器の故障などが原因で発生します。気付かれないことが多いものの、発生する電圧降下の数は、完全な停電の数よりも多くなっています。電圧降下を放置すると、計画外のダウンタイム、廃棄物の増加、機器の損傷につながる可能性があります。
電圧降下補正システムは、このような過渡的な電圧変動を検出し、電圧レベルを許容範囲内で安定させるために迅速に対応することができます。多くの産業において、電圧降下補正システムを使用することは、財務およびサステナビリティにプラスの影響を与えます。
電圧降下保護を使用するメリット
- ダウンタイムの削減: 電圧降下は製造プロセスを混乱させ、コストのかかる生産ダウンタイムや製品の品質問題につながる可能性があります。また、このような混乱は操業効率を低下させます。電圧降下保護を適用することで、製造時間を最大化し、ライン再始動の待ち時間を最小限に抑えることができます。
- スクラップの減少: 電圧降下による予期せぬシャットダウンにより、材料が損傷したり、使用できなくなったりすることがよくあります。このような電圧降下は、施設の廃棄物量を増加させたり、再加工のための追加労働力を必要としたりします。半導体ウェハのような高価値の製品であれば、1回の電圧降下が経済的に大きな影響を与える可能性があります。
- 装置の信頼性の向上: 安定した電圧レベルを確認することで、電圧降下補正システムは繊細な機器を損傷や早期故障から守ります。これにより、機器の寿命が延び、メンテナンスコストが削減されます。
電圧降下保護の実装が不十分な場合、運用コストが増加し、サステナビリティの目標から後退する可能性があります。電圧降下補正システムを評価し、サステナビリティの成果を最適化する際に考慮すべき要因はいくつかあります。これらの要因には以下が含まれます。
1. エネルギー効率の高い緩和装置の選択: 電圧降下緩和装置のエネルギー効率は、サステナブルな運用において重要な役割を果たします。緩和装置を評価する際には、変換効率、待機時消費電力、および全体的なエネルギー使用量を考慮してください。エネルギー浪費を最小限に抑えるために、高効率定格で待機電力要件の低い装置を選択します。例として、1MWの電圧降下補正システムを取り上げます。エネルギー効率を1ポイント改善するだけで、1年間で87,600kW時間を節約でき、これは米国の一般家庭8世帯分に相当します。エネルギーコストを1万ドル以上節約できることは言うまでもありません。
電圧降下緩和装置の種類と使用される動作ポイントによって、全体的な効率は80%未満から99%以上の範囲になることがあります。さらに、電圧降下緩和装置の損失は廃熱として現れます。低効率の装置では、この熱を設備から除去するために追加の冷却が必要となり、さらにエネルギー消費が増えます。エネルギー効率の高い電圧降下緩和装置を選択することは、運用のサステナビリティに大きな影響を与えます。
2. 電圧降下保護の適用に的を絞ったアプローチを用いること: 必要な場所にのみ電圧降下保護を適用することも、サステナビリティにとって重要です。施設の大部分を保護するために大規模な電圧降下補正システムを適用することで、電圧降下の問題を解消しようとする施設があります。これで問題を解決できるかもしれませんが、電圧降下補正システムを流れる電力は1Wごとにシステム内の電力損失に寄与することになります。よりサステナブルなアプローチは、電圧降下の影響を受けやすい機器のみを対象とすることです。例えば、ある施設に10kWの制御盤を持つ1MWのモータがあるとします。モータ自体はほとんどの電圧変動に強いですが、制御盤は電圧変動に敏感です。モータと制御盤に99%の効率の電圧降下補正システムを適用すると、電圧降下補正システムの損失は10.1kWになります。一方、モータを保護せず、制御盤のみを保護した場合、電圧降下補正システムによる損失は100Wに減少します。
徹底的な電力品質評価を実施し、電圧降下保護が必要な重要な機器や繊細なプロセスを特定することをお奨めします。ターゲットを絞った保護スキームを使用することで、施設全体への不必要な緩和装置の配備を避けることができます。これにより、リソースを最適化し、エネルギー消費を削減することができます。
3. エネルギー貯蔵の最適化: 電圧降下保護に使用されるエネルギー貯蔵モジュールは、バッテリ、コンデンサ、フライホイールなど、いずれも関連損失があります。蓄電されるエネルギーが多ければ多いほど、損失は大きくなります。電力網で発生する事象の90%以上は、2秒以内の電圧降下です。施設におけるほとんどの問題に対処するためには、大量の貯蔵エネルギーは必要ありません。過大なサイズにすることなく、電圧降下の緩和に必要なエネルギーに見合ったエネルギー貯蔵オプションを選択します。サステナブルな電圧降下補正システムには、効率的なエネルギー貯蔵管理が不可欠です。
4. 長寿命技術を見極める: 電子廃棄物の削減は、サステナブルな資産管理に不可欠です。堅牢な設計、高い信頼性、および動作寿命の長い電圧降下保護デバイスを選択することが重要です。このようなデバイスを選択すれば、コンポーネントの交換頻度を減らすことができます。廃棄やリサイクル工程における環境への影響を最小限に抑えるため、サステナブルな材料を選択し、リサイクル可能なコンポーネントを優先します。例えば、耐用年数が3～4年しかない鉛蓄電池と、15年以上稼働するコンデンサベースのシステムを比較してみましょう。後者はよりサステナブルな選択肢であるだけでなく、電圧降下補正システムの総所有コストを削減します。
ソリューションを検討する際には、Allen‑Bradley®のDySC®製品ラインをお考えください。ロックウェル･オートメーションの電圧サグコレクタは、電圧降下保護のためのサステナブルなオプションです。ほとんどのモデルのエネルギー効率は99%を超えています。250Wから最大2MWまで、幅広い製品を取り揃えています。施設は、保護ニーズをターゲットに適切なサイズを適用できます。DySC製品には複数の蓄電オプションがあり、お客様は要件を満たす適切な蓄電量を選択できます。また、ほとんどの電圧降下に対して、DySC電圧サグコレクタは、貯蔵エネルギーを必要とせずに、送電網に存在するエネルギーを使用することができます。最後に、DySCサグコレクタの蓄電コンデンサは、製品の寿命まで交換の必要がないように設計されています。
電圧降下保護は、業務効率を高めなければならない企業にとって必要不可欠なものです。先進的な保護システムに投資することで、製造メーカは機器の信頼性を高めることができます。また、よりサステナブルな未来に貢献しながら、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。このような革新的なソリューションを採用することは、環境に利益をもたらすだけでなく、進化するエネルギー環境における競争力とレジリエンス(回復力)を強化することにもつながります。
