چگونه تجهیزات برقی انرژی کمتری مصرف کنند؟

1. مقدمه

مصرف بهینه انرژی الکتریکی تنها به معنای خاموش کردن لامپ‌ها یا کاهش استفاده از وسایل برقی نیست. در واقع، موضوع بسیار گسترده‌تر و عمیق‌تر است و شامل انتخاب درست تجهیزات، طراحی صحیح شبکه برق فشار ضعیف و شبکه برق فشارمتوسط، اصلاح سیستم روشنایی معابر، استفاده از کابل خودنگهدار، به‌کارگیری سلول و کوبیکل استاندارد، بهبود حفاظت و ایمنی، و اجرای فرآیند رفع حریم می‌شود.

این مقاله، با استناد به دستورالعمل‌ها و بخشنامه‌های شرکت توانیر، شرکت‌های توزیع برق و سازمان ملی استاندارد ایران، راهکارهای علمی و عملی برای کاهش مصرف انرژی تجهیزات برقی را به‌صورت گام‌به‌گام توضیح می‌دهد. همچنین، تولیدکنندگان معتبر داخلی و خارجی و محصولات شاخص آن‌ها معرفی خواهند شد.

2. اصول پایه برای کاهش مصرف انرژی تجهیزات برقی

برای کاهش مصرف و افزایش راندمان، باید به دو حوزه اصلی توجه کنیم:

• بهینه‌سازی در سطح طراحی و تجهیزات
• مدیریت بهره‌برداری و نگهداشت

نکات کلیدی:

• کاهش تلفات انتقال و توزیع: با انتخاب سطح مقطع مناسب هادی‌ها و استفاده از کابل خودنگهدار در شبکه‌های هوایی فشار ضعیف، می‌توان اُفت ولتاژ و تلفات فنی را به حداقل رساند.
• بهبود ضریب قدرت (PFC): نصب بانک خازنی در نقاط کلیدی شبکه یا در کارخانجات، باعث کاهش جریان راکتیو، افزایش ظرفیت مفید و جلوگیری از جریمه‌های کمبود ضریب قدرت می‌شود.
• کنترل هوشمند بار: سیستم‌های مدیریت انرژی (BEMS/HEMS) بارهای غیرضروری را خاموش کرده و بارهای مهم را به ساعات کم‌باری منتقل می‌کنند.
• انتخاب تجهیزات راندمان‌بالا: استفاده از موتورهای کلاس IE3 یا IE4، درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، و تجهیزات دارای برچسب انرژی استاندارد، از اصول مهم است.

3. دستورالعمل‌ها و سیاست‌های ملی (توانیر، وزارت نیرو، استاندارد)

الف) دستورالعمل گواهی صرفه‌جویی انرژی برق: وزارت نیرو سازوکاری ایجاد کرده که پروژه‌های کاهش مصرف برق، پس از راستی‌آزمایی، «گواهی صرفه‌جویی» دریافت کرده و بتوانند از مزایای مالی آن بهره‌مند شوند.

ب) مبحث 19 مقررات ملی ساختمان: این مبحث، الزامات عایق‌کاری، کنترل روشنایی و تهویه را تعیین می‌کند و در کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها موثر است.

ج) استانداردها و برچسب انرژی: سازمان ملی استاندارد ایران، تجهیزات انرژی‌بر را شناسایی کرده و الزامات برچسب انرژی را اجباری نموده است. این شامل لوازم خانگی، روشنایی، موتورهای صنعتی و سایر تجهیزات برقی می‌شود.

د) ایمنی و دستورالعمل کار با خط گرم: توانیر برای شبکه‌های فشار متوسط، دستورالعمل جامع «کار روی خط گرم» را منتشر کرده تا عملیات تعمیراتی بدون قطع برق انجام و خاموشی‌ها و تلفات کاهش یابد.

4. شبکه برق فشار ضعیف و نقش کابل خودنگهدار

کابل خودنگهدار جایگزینی برای سیم‌های مسی و آلومینیومی قدیمی در شبکه‌های هوایی است که مزایای زیر را دارد:

• کاهش اُفت ولتاژ و تلفات فنی
• جلوگیری از اتصالات غیرمجاز
• افزایش ایمنی شهروندان
• مقاومت در برابر شرایط جوی و برخورد شاخه‌ها
• زیباسازی منظر شهری

برای نصب کابل خودنگهدار باید از یراق‌آلات فلزی و غیر فلزی استاندارد مانند کلمپ‌های مهاری، انشعابی، و تجهیزات آب‌بندی استفاده شود.

5. شبکه برق فشارمتوسط؛ بهینه‌سازی در سطح فیدر و پست

بهینه‌سازی شبکه فشارمتوسط شامل موارد زیر است:

• افزایش ظرفیت فیدرها با کابل یا هادی استاندارد
• نصب بانک خازنی فشارمتوسط برای اصلاح ضریب قدرت
• استفاده از سلول و کوبیکل استاندارد با رله‌های حفاظتی پیشرفته
• تعمیرات به روش خط گرم برای جلوگیری از خاموشی و اتلاف انرژی
• اجرای سیستم‌های اتوماسیون توزیع برای کنترل سریع و بهینه بار

6. شبکه روشنایی معابر؛ از لامپ تا سیستم کنترل

بخش روشنایی معابر می‌تواند با اقدامات زیر به شدت بهینه شود:

• تعویض لامپ‌های سدیمی با LED خیابانی دارای راندمان بالا و ضریب توان اصلاح‌شده
• نصب فتوسل یا تایمر برای خاموش‌کردن چراغ‌ها در ساعات غیرضروری
• اجرای طرح دیمینگ یا کاهش شدت نور در نیمه‌شب
• استفاده از کابل خودنگهدار و جعبه‌های انشعاب ضدآب مطابق دستورالعمل شرکت‌های توزیع

7. تجهیزات صنعتی و ساختمانی با راندمان بالا

• استفاده از موتورهای راندمان‌بالا IE3 و IE4
• نصب درایو VFD روی فن‌ها و پمپ‌ها
• اصلاح ضریب قدرت با بانک خازنی یا فیلترهای اکتیو
• بهره‌گیری از سیستم مدیریت انرژی برای کنترل همزمان روشنایی، تهویه و تجهیزات

8. حفاظت، ایمنی و رفع حریم

اجرای فرآیند رفع حریم شامل:

• حذف تجاوزات ساختمانی یا درختان به محدوده حریم شبکه
• نصب علائم هشدار
• آموزش کارکنان بهره‌برداری
• پایبندی به دستورالعمل‌های توانیر برای کار ایمن روی خطوط

رعایت این موارد، علاوه بر افزایش ایمنی، مانع خاموشی‌های ناخواسته و تلفات ناشی از خطا می‌شود.

9. فرآیند گام‌به‌گام اجرای پروژه‌های کاهش مصرف

1. ممیزی انرژی و شناسایی نقاط اتلاف
2. تحلیل فنی شبکه فشار ضعیف و متوسط
3. انتخاب و نصب کابل خودنگهدار در نقاط پرخطر
4. اصلاح ضریب قدرت در پست‌ها و تابلوهای اصلی
5. تعویض منابع نور با LED
6. نصب VFD روی بارهای با گشتاور متغیر
7. پیاده‌سازی سیستم مدیریت انرژی
8. به‌روزرسانی سلول و کوبیکل
9. اجرای رفع حریم
10. ثبت و ارزیابی صرفه‌جویی

10. یراق‌آلات و تجهیزات و متعلقات استاندارد

یراق‌آلات استاندارد، اعم از فلزی و غیر فلزی، تضمین می‌کند که کابل خودنگهدار و تجهیزات شبکه با حداقل اتلاف و بیشترین عمر مفید کار کنند. این شامل کلمپ‌ها، ترمینال‌ها، پیچ‌ها و اتصالات آب‌بندی می‌شود.

11. تولیدکنندگان معتبر داخلی و خارجی

11.1. تولیدکنندگان داخلی

• ایران‌ترانسفو: ترانسفورماتورهای کم‌تلفات
• پارس سوئیچ: کلیدهای خلأ و تجهیزات فشارمتوسط
• گلنور، نیک‌تابان، نوین‌تاب: تولیدکننده چراغ‌های LED خیابانی
• کابل‌مسین: تولید کابل خودنگهدار

11.2. تولیدکنندگان خارجی

• ABB: بانک خازنی، فیلتر هارمونیک، VFD
• Schneider Electric: سیستم‌های مدیریت انرژی و تابلوهای هوشمند
• Siemens: تجهیزات اتوماسیون و بهینه‌سازی صنعتی
• Legrand: کنترل‌های روشنایی پیشرفته

12. نمونه‌های عملی موفق

• شهرداری‌ها: کاهش ۵۰٪ مصرف با LED و کنترل نیمه‌شب
• کارخانجات: کاهش ۲۰٪ مصرف با بانک خازنی و VFD
• شرکت‌های توزیع: بهبود شاخص‌های SAIDI/SAIFI با کابل خودنگهدار و رفع حریم

13. شاخص‌های سنجش موفقیت

• کاهش kWh مصرفی
• بهبود ضریب قدرت
• کاهش تلفات شبکه
• کاهش خاموشی‌ها
• افزایش طول عمر تجهیزات

14. منابع معتبر

1. وزارت نیرو – دستورالعمل گواهی صرفه‌جویی انرژی
2. توانیر – بخشنامه‌های بهینه‌سازی و ایمنی
3. سازمان ملی استاندارد – برچسب انرژی
4. نشریه ۶۱۴ – روشنایی معابر
5. مستندات تولیدکنندگان معتبر