Enerji & Maliyet Analizi

Çerçeve

Bu, geleneksel bir elektrik motoru, bir zincir dişli ve bir dişli redüktör kullanılan bir taşıma bandının enerji tüketimi ile, Van der Graaf tambur motor kullanılan bir taşıma bandının enerji tüketimini kıyaslayan karşılaştırmalı analizdir.

Hipotez

Her iki taşıyıcının da, yani hem klasik taşıyıcının hem de Van der Graaf tambur motorlu taşıyıcının,
a) aynı anma çıkış günüce sahip oldukları
b) aynı ortam koşullarında çalıştıkları (sıcaklık, basınç, nem ve yükseklik)
c) aynı parametrelere sahip güç sağlandığı (faz sayısı, hat voltajı, sıklık)
d) ele alınan bütün çalışma süresi boyunca, anma çıkış gücüne eşit, aynı sabih çıkış güncünde ve yüklü oldukları var sayılacaktır.

Hesaplama

a) Klasik taşıyıcı (indeks harfi C) bir VM3615T Baldor motoru ile çalışır, anma çıkış gücü 5 hp (yani 3730 W, anma hızı 1750 rpm, anma voltajı 3x460V, anma sıklığı 60 hz), bir kuplaj, dişli oranı 20 olan dik açılı bir redüktör ve oranı 1,5 olan bir tahrik dişlisi. Elektrik motorunun anma verimliliği %85,5, kuplajınki 99%, dişli redüktör 87% verimli bir salyangoz dişli redüktördür ve tahrik dişlisinin verimi de 75%'dir. (Bkz. Şekil A)

?C = 0,855 x 0,99 x 0,87 x 0,75 = 0,552, or 55,2%

Geleneksel taşıyıcının giriş gücü (Giriş için index 1, çıkış için index 2);

P1C = P2C / ?C = 3730 / 0,552 = 6757,25 w ? 6,767 kW

b) Van der Graaf tambur motor kullanılan taşıyıcının (index harfi M) anma çıkış gücü, geleneksel motorun çıkış gücü ile aynı - yani 5 hp ya da 3730 W ve anma verimliliği 87% olan bir elektrik motoru ve verimliliği 96% olan bir paralel-şaft dişli redüktör içerir.

(Bkz. Şekil B)

?M = 0,87 x 0,96 = 0,835, or 83,5%

Van der Graaf tambur motorlu taşıyıcının giriş gücü (Giriş için index 1, çıkış için index2);

P1M = P2M / ?M = 3730 / 0,835 = 4467 w = 4,467 kW

c) Her iki taşıyıcının da çalışma süresi hesaplanırken günde 8 saatlik 2 mesai ve haftada 5 gün, yılda da 52 hafta ele alınmıştır.

t= 8 saat/mesai x 2 mesai/gün x 5 gün/hafta x 52 hafta/yıl = 4160 saat/yıl

d) Ele alınan sürede gelen geleneksel taşıyıcının tükettiği elektrik enerjisi, çalışma süresi ile etkin giriş gücünün çarpımı ile elde edilir;

EC= P1C x t = 6,757 kW x 4160 saat/yıl = 28109,12 kWh/yıl € 28109 kWh/yıl

e) Aynı şekilde Van der Graaf tambur motor ile çalışan taşıyıcının elektrik enerjisi tüketimi de şöyle hesaplanır;

EM = P1M x t = 4,467 kW x 4160 saat/yıl = 18583 kWh/yıl

f) Hollanda'da ortalama elektrik enerjisi maliyeti şu şekildedir; p= 0,08 €/kWh

g) Geleneksel taşıyıcının yıllık elektrik enerjisi maliyeti, yıllık çalışma süresi ile birim çalışma süresindeki maliyetinin çarpımı ile bulunur;

CC = EC x p =28109 kWh/year x 0,08 €/kWh = 2248,72 €/year ? 2249 €/year

h) Aynı şekilde Van der Graaf tambur motor ile çalışan taşıyıcının maliyeti de hesaplanır;

CM = EM x p = 18583 kWh/year x 0,08 €/kWh = 1486,64 €/year € 1487 €/year.

i) Daha verimli olan motorun, yani Van der Graaf tambur motorun yıllık enerji kazancı, bir yıllık sürede ele alınan çalışma sürelerindeki elektrik tüketimlerinin farkı alınarak elde edilir;

ES = EC - EM = 28109 kWh/year - 18583 kWh/year = 9562 kWh/year

j) Daha verimli olan motorun, yani Van der Graaf tambur motorun sağladığı yıllık mali kazanç da, motorların yıllık enerji tüketimlerinin maliyetlerinin farkı alınarak elde edilir;

CS = CC - CM = 2249 €/year - 1487 €/year = 762 €/year

Van der Graaf tambur motorlu taşıyıcının enerji maliyetinde sağladığı yıllık kazanç 762 Euro/Yıl'dır.


Not: Eğer klasik tambur motorun enerji tüketim maliyeti 100% olarak alınırsa, Van der Graaf tambur motoru ile çalışan taşıyıcının maliyeti 66%'dir ve Van der Graaf tambur motor ile sağlanan kazanç 34%'dir.

Şekil A: Geleneksel tahrik sistemi

Şekil B: Van der Graaf tambur motorlu sistem

Grafik 1: Enerji üretim kıyaslama

Grafik 2: Enerji maliyeti kıyaslama (@ 0,08 Euro/kwh)