Ο φετινός Οκτώβριος σηματοδοτεί τη συμπλήρωση 50 χρόνων από τη χρήση του πρώτου ρυθμιστή στροφών χαμηλής τάσης, ο οποίος τέθηκε σε εφαρμογή σε ένα πριονιστήριο στη Φινλανδία, το 1975. Η συγκεκριμένη λύση αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970 από την Strömberg, μια εταιρεία που στην πορεία ενσωματώθηκε στην ABB, τον σημερινό market leader στην αγορά συστημάτων κίνησης.

Οι ρυθμιστές στροφών χαμηλής τάσης δίνουν λύση σε έναν μακροχρόνιο περιορισμό του παραδοσιακού επαγωγικού κινητήρα κλωβού, ο οποίος, από την εφεύρεσή του από τον Νίκολα Τέσλα το 1888 έως σήμερα, παραμένει σταθερής ταχύτητας. Πριν από τους ρυθμιστές στροφών, η ρύθμιση της απόδοσης του κινητήρα για μεταβλητά φορτία βασιζόταν συνήθως σε μηχανικές μεθόδους περιορισμού, όπως αποσβεστήρες ή βαλβίδες – λύσεις που δεν συνέβαλαν ιδιαίτερα στην ενεργειακή αποδοτικότητα.

«Για 50 χρόνια, οι ρυθμιστές στροφών χαμηλής τάσης της ABB αποτελούν μέρος τεχνολογιών και επιτευγμάτων που καθόρισαν εποχές, από τα ηλεκτρικά Μέσα Μαζικής Μεταφοράς έως τη σημερινή προσπάθεια για ενεργειακά αποδοτικές βιομηχανίες χαμηλών εκπομπών. Πριν από τους ρυθμιστές στροφών, το να κάνεις έναν κινητήρα σταθερής ταχύτητας να αποδώσει σωστά ήταν σαν να οδηγείς το αυτοκίνητό σου με το πόδι συνεχώς πατημένο στο γκάζι, ενώ ταυτόχρονα φρενάρεις για να ελέγξεις την ταχύτητα», εξηγεί ο Tuomo Hoysniemi, πρόεδρος του τμήματος Drive Products της ABB.

«Εμπορικά, αυτό είναι ένα εξαιρετικά δαπανηρό πρόβλημα, αλλά από πλευράς ενεργειακής απόδοσης, είναι ακόμη χειρότερο. Με έναν ρυθμιστή στροφών (VSD), μπορείς να είσαι ακριβής ως προς την απόδοση, βελτιώνοντας εντυπωσιακά την ενεργειακή αποδοτικότητα στη βιομηχανία. Οι ρυθμιστές στροφών χαμηλής τάσης ήταν μια σημαντική καινοτομία. Έκτοτε έχουν γίνει το πρότυπο στον κλάδο και έχουν γνωρίσει ευρύτερη αποδοχή και ταχύτερη υιοθέτηση, αλλά ακόμη και σήμερα, λιγότερο από το 25% των βιομηχανικών κινητήρων παγκοσμίως είναι συνδεδεμένοι με έναν ρυθμιστή στροφών».

Οι πρώτοι εμπορικοί ρυθμιστές στροφών χαμηλής τάσης αναπτύχθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1970 από την Strömberg, μια φινλανδική ηλεκτρολογική εταιρεία μηχανικής που τη δεκαετία του 1980 έγινε μέρος της ABB. Το 1975, η εταιρεία παρουσίασε το SAMI A (Strömberg Asynchronous Motor Inverter), τον πρώτο ρυθμιστή στροφών χαμηλής τάσης που μπορούσε να ρυθμίζει με ακρίβεια την ταχύτητα ενός επαγωγικού κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος.

Η πρώτη εγκατάσταση του SAMI A σε πραγματικές συνθήκες πραγματοποιήθηκε αργότερα την ίδια χρονιά στο πριονηστήριο Karihaara στη βόρεια Φινλανδία, χρησιμοποιώντας τρεις μονάδες 350 kVA/500 V. Αυτό απέδειξε ότι ο έλεγχος μεταβλητής ταχύτητας μπορούσε να προσφέρει μετρήσιμα οφέλη σε αποδοτικότητα και αξιοπιστία σε ένα βιομηχανικό περιβάλλον. Η τεχνολογία επεκτάθηκε γρήγορα σε νέους τομείς και εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένου του μετρό του Ελσίνκι, συμβάλλοντας σε πιο ομαλή και ενεργειακά αποδοτική δημόσια μετακίνηση.

Ο Martti Harmoinen, μηχανικός της Strömberg και διευθυντής της αρχικής ομάδας ανάπτυξης, έλαβε το Βραβείο Μηχανικής της Φινλανδίας το 1981 και τον τιμητικό τίτλο του «Καθηγητή» το 1995.

«Δεν μπορεί να εξοπλιστεί κάθε κινητήρας στον κόσμο με ρυθμιστή στροφών (VSD), αλλά δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι περισσότεροι θα έπρεπε», δήλωσε ο Chris Poynter, Πρόεδρος του Motion High Power της ABB. «Υπάρχει η αντίληψη ότι η βιωσιμότητα είναι οικονομικά απαγορευτική, αλλά η ενεργειακή αποδοτικότητα και η απανθρακοποίηση σε βιομηχανικό περιβάλλον είναι συνετές επιλογές εμπορικά, ενώ την ίδια στιγμή εκπληρώνουν το καθήκον μας προς τον πλανήτη. Το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας για τη λειτουργία ενός κινητήρα με ρυθμιστή στροφών είναι πολύ χαμηλότερο από το να τον οδηγήσεις σε πρόωρη αστοχία».

Ανεξάρτητες μελέτες δείχνουν ότι αν οι ρυθμιστές στροφών εφαρμοστούν ευρύτερα, συμπεριλαμβανομένων εφαρμογών σταθερής και μεταβλητής ροής όπως αντλίες, ανεμιστήρες και συμπιεστές, η ετήσια κατανάλωση ενέργειας στην ΕΕ θα μπορούσε να μειωθεί κατά περίπου 140 τεραβατώρες. Η ABB εκτιμά ότι η χρήση ρυθμιστών στροφών σε αυτά τα σενάρια μπορεί να οδηγήσει σε εξοικονόμηση ενέργειας έως και 12% ανά εγκατάσταση.

Αν και ο Martti Harmoinen απεβίωσε το 2023, το έργο του παραμένει στον πυρήνα της αποστολής της ABB να προωθεί έξυπνα και αποδοτικά συστήματα κινητήρων παγκοσμίως. Σήμερα, η ABB είναι ηγέτης στην αγορά στον σχεδιασμό και την κατασκευή ρυθμιστών στροφών και επενδύει συνεχώς σε προηγμένες τεχνολογίες για να αξιοποιήσει πλήρως τις δυνατότητες ενεργειακής αποδοτικότητας της παγκόσμιας βιομηχανίας. Τα επόμενα 50 χρόνια, μπορεί να δούμε περαιτέρω εξελίξεις και καθολική υιοθέτηση των ρυθμιστών στροφών – ή κάτι εντελώς νέο. Όποια κι αν είναι η πρόκληση, η ABB θα είναι εκεί για να την αντιμετωπίσει.