ABD'de fabrika ve binalardaki fan, pompa ve kompresörleri çalıştıran yaklaşık 50 milyon elektrik motoru, ülkenin toplam elektrik talebinin yaklaşık üçte birini yutuyor. Çoğu motor, gerçek ihtiyacın çok üzerinde güçle çalışarak enerjiyi boşa harcıyor. Enerji uzmanları ve cihaz üreticileri, değişken frekanslı sürücülerin (VFD) yaygınlaştırılmasının yeni üretim tesisleri kurulmadan gigavatlarca şebeke kapasitesi açabileceğini savunuyor.
Motorlar neden bu kadar enerji harcıyor?
Elektrik motorlarının temel sorunu, sürekli tam kapasitede çalışmaları. Bir ofis binası akşam boşaldığında ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme (HVAC) sistemi yavaşlamalı; ancak motorlar ve fanlar arka planda tam güçle çalışmaya devam ederek enerjiyi israf ediyor. VFD'ler ise sıcaklık sensörleriyle donatılmış elektronik denetleyiciler olarak motorların hızını talebe göre otomatik biçimde artırıp azaltıyor. American Council for an Energy-Efficient Economy'den fahri direktör Neal Elliott, teknolojinin bir motorun enerji kullanımını yaklaşık yüzde 40 ila yüzde 60 oranında azaltma potansiyeline sahip olduğunu belirtiyor. Elliott, 2002'de enerji verimli motor sistemleri üzerine bir kitap kaleme aldı ve motor hızının değiştirilmesiyle elde edilebilecek tasarruf fırsatının yıllardır bilindiğini ifade ediyor.
Energy Innovation'dan kıdemli politika analisti Nik Sawe, teknolojiyi "çok enerji geri kazandıran ve uygulanması oldukça basit" bir fırsat olarak tanımlıyor.
Benimseme oranları düşük, engeller yüksek
Lawrence Berkeley National Laboratory'nin 2021 yılına ait piyasa raporuna göre, endüstriyel tesislerdeki motor sistemlerinin yalnızca yüzde 16'sında, ticari sektördeki motorların ise yüzde 4'ünde VFD kullanılıyor. National Electrical Manufacturers Association'ın (NEMA) düzenleyici ve sanayi işleri kıdemli direktörü Zack Valdez, ticari ve endüstriyel bina geliştiricilerinin genellikle uzun vadeli enerji tasarruflarından ziyade ön maliyetleri düşürmeyi önceliklendirdiğini söylüyor. Valdez, "Tesis bunu gerektirmiyorsa, insanlar genellikle VFD'leri göz ardı ediyor; çünkü sadece minimum enerji gereksinimlerine göre inşa etmeye çalışıyorlar" diyor. Şirketler baştan sürücü takmazsa, çalışan bir sistemi sonradan donatmaya daha az eğilimli oluyor.
VFD'ler 1960'ların sonlarında piyasaya çıktığından beri çeşitli engellerle karşılaştı. Sistemden geçen su, hava veya soğutucu akışkan miktarını ölçmek ve motorları doğru miktarda enerjiyle doğru zamanda çalıştırmak, on yıllar boyunca maliyetli bir mühendislik süreci gerektiriyordu. Elliott, sensör ve makine öğrenmesi algoritmalarındaki son ilerlemelerin sürücü kullanımının maliyetini ve karmaşıklığını önemli ölçüde azalttığını söylüyor. Modern VFD'ler ayrıca elektrikli araçlar ve güneş enerjisi invertörleri gibi yüksek gerilim uygulamalarında kullanılan gelişmiş güç çiplerinin üretiminin artmasından da yararlanıyor.
Toyota'dan somut kanıt
Toyota, 2015 yılında Kentucky'nin Georgetown kentindeki otomobil üretim tesisinde HVAC sistemindeki 200'den fazla motora VFD takarak 1,25 milyon dolarlık bir pilot proje yürüttü. Şirket, VFD'ler sayesinde yıllık elektrik maliyetlerinde 700.000 dolardan fazla tasarruf sağladı ve teknolojiyi ABD genelindeki diğer üretim tesislerinde kullanmaya devam ediyor.
Veri merkezleri için şebeke kapasitesi
ABB'nin hükümet ilişkileri ve kamu işleri direktörü Kirk Anderson, mevcut tüm motorlara sürücü eklendiğinde, yeni üretim tesisi kurulmadan beş yıllık veri merkezi büyümesine yetecek güç sağlanabileceğini ifade ediyor. ABD'nin Milwaukee kenti yakınlarında VFD üreten global üretim devi ABB, teknoloji şirketlerinin fabrika sahiplerinin VFD kurulumunu finanse etmesine yardımcı olabileceğini öneriyor. Anderson, eyaletlerin veri merkezlerinden kendi güç kaynaklarını sağlamalarını isteyen çabalarına atıfla, "Kendi gücünü getir yerine, kendi gücünü dengele olmalı" diyor.
Danfoss Drives, North America kurumsal strateji direktörü Michael Reckamp, yükselen elektrik maliyetleri ve şebeke sorunları nedeniyle teknolojinin son yıllarda bazı fabrika ve binalarda ivme kazandığını, ancak yeterince yaygınlaşmadığını belirtiyor. Reckamp, "Şebekelerde bu kadar çok sorun, kısmi kesintiler ve şimdi de veri merkezlerinin yükü almak istemesi yaşandığında, sürücüleri yaygınlaştırmaya yeniden odaklanılması gerektiğini düşünüyorum" diyor.
Pilot program ve politika beklentisi
NEMA, üreticiler, kamu hizmeti şirketleri ve enerji verimliliği gruplarıyla birlikte VFD'lerin motorların elektrik kullanımını ve faturaları nasıl düşürdüğüne dair gerçek dünya verileri toplamak için bir pilot program başlattı. Programın amacı, teknolojinin yalnızca bireysel tesislere değil geniş şebekeye de fayda sağladığını göstermek ve kamu hizmeti şirketlerine endüstriyel müşteriler için indirim sunma konusunda somut bir gerekçe kazandırmak.
Destekleyenler, sonuçların U.S. Department of Energy'nin sürücü benimsemesini teşvik edecek gelecekteki verimlilik önlemleri ve teşvikler şekillendirmesine yardımcı olmasını umuyor. Trump yönetiminin ev aletleri ve ekipman yönetmeliklerine açık düşmanlığına rağmen, bakanlık personelinin veri merkezlerinin artan güç ihtiyaçlarını karşılayabilecek çözümleri tartışmaya açık olduğu belirtiliyor.