O CAD pode ajudar a atender aos padrões de eficiência para motores elétricos

Brian Casey, CEO da ECM PCB Stator Technology | 09 de maio de 2023

De olho na sustentabilidade, o corpo diretivo está adotando gradualmente os Padrões Mínimos de Desempenho Energético (MEPS) obrigatórios por lei para motores. Isso ocorre principalmente porque os oito bilhões de motores elétricos atualmente em uso na União Europeia consomem quase 50% de toda a eletricidade produzida na região, de acordo com dados da UE.

Reduzir esse consumo de energia por meio de regulamentação é uma meta óbvia para os formuladores de políticas europeus que buscam uma rede elétrica mais ecológica. A regulamentação resultante fez com que as empresas buscassem correções para adaptar os produtos às novas regras de desempenho. Tal como acontece com muitos desafios comerciais, a solução para a transição rápida para milhões de motores elétricos altamente eficientes está no design.

Antes de expandir isso, algumas informações sobre o regime de regras da UE são necessárias. Em 2019, o Parlamento Europeu aprovou uma legislação de "ecodesign" com uma estrutura para a implementação gradual dos requisitos mínimos de eficiência do motor elétrico com base nas classes IE1 (Eficiência Padrão) a IE4 (Eficiência Super-Premium) da Comissão Eletrotécnica Internacional. Esses novos regulamentos MEPS têm um amplo escopo - abrangendo tudo, desde eletrodomésticos até ar condicionado industrial - e se aplicam a motores com uma faixa de potência de 0,12 kW a 1.000 kW.

Em julho de 2023, a UE se tornará a primeira região do mundo a tornar obrigatória a classe de eficiência IE4 para algumas categorias de motores elétricos. Ao todo, a União Europeia espera que esse quadro elimine anualmente 40 milhões de toneladas de emissões de CO2. Além disso, a UE projeta que seus regulamentos de motores com design ecológico economizarão US$ 22 bilhões em custos de energia para os lares europeus, fornecendo 110 TWh de economia anual de energia até 2030. O último é equivalente ao consumo anual de eletricidade da Holanda.

Para colocar isso em contexto, simplesmente usando motores mais eficientes, a UE pode economizar tanta energia quanto sua sétima maior economia atualmente usa anualmente. Isso é tudo uma boa notícia para o meio ambiente, os países da UE e seus cidadãos. Ainda assim, permanece um enigma. Como os fabricantes globais de eletrônicos convertem centenas de linhas de produtos com motores elétricos em conformidade com os padrões de ecodesign da UE?

Parte da resposta está em aceitar que o status quo – usando motores elétricos tradicionais, disponíveis no mercado – não será suficiente para os fabricantes que vendem na Europa. As máquinas convencionais raramente atingem taxas de eficiência acima de 75% e oferecem pouca ou nenhuma otimização de projeto. Essas classes de motores elétricos são volumosas e barulhentas e requerem muita matéria-prima para serem produzidas. Além disso, eles são caros e complicados de fabricar e descartar.

A dependência contínua dessa tecnologia ultrapassada é a principal razão pela qual os sistemas de motores elétricos estão absorvendo 50% da produção anual de eletricidade da UE e respondem por mais de 50% do consumo global de energia. Em suma, a UE - e outras regiões que exigem padrões de eficiência de motores mais altos - não pode resolver os desafios energéticos do século 21 usando tecnologia de motores de 50 anos.

Para os atores comerciais, o cumprimento dos Padrões Mínimos de Desempenho Energético (MEPS) da União Europeia exigirá a capacidade de criar motores elétricos personalizados de melhor desempenho que possam ser produzidos de forma sustentável. Como uma startup, a abordagem da ECM PCB Stator Technology para atender a essa necessidade se resume a duas coisas: tecnologia de motor avançada e CAD.

Do lado da tecnologia, a ECM desenvolveu placas de circuito impresso - ou PCB Stator - motores elétricos. O PCB Stator substitui os enrolamentos de cobre encontrados em máquinas elétricas convencionais por um estator ultrafino. Os motores elétricos que incorporam os estatores da placa de circuito impresso da ECM são menores, 70% mais leves, atingem eficiências de até 96% e usam até 80% menos matéria-prima do que as máquinas convencionais.

A ECM acopla esta ciência PCB Stator à sua plataforma PrintStator CAD. Isso permite que os inovadores disquem desempenho preciso e especificações dimensionais para criar soluções personalizadas de motores elétricos integradas à tecnologia patenteada PCB Stator. Por exemplo, se um fabricante europeu de máquinas de lavar precisar de um motor elétrico de 1,62 cavalos de potência que atinja 94% de eficiência e esteja em conformidade com um fator de forma exato, isso pode ser projetado por meio do software.