Recykling jest zdecydowanie bardziej ekologicznym rozwiązaniem niż porzucenie zużytego silnika na wysypisku śmieci. Okazuje się jednak, że wcale nie musi to być najlepsza metoda na zagospodarowanie nienadającego się już do użytku silnika. Recykling nie wpisuje się bowiem w idealny scenariusz gospodarki o obiegu zamkniętym. Do tej pory brakowało jednak zrównoważonej i kompleksowej strategii regeneracji i recyklingu silników elektrycznych w ramach tej gospodarki. W projekcie REASSERT naukowcy z Instytutu Fraunhofera ds. Inżynierii Produkcji i Automatyzacji (IPA) współpracują z partnerami przemysłowymi w celu rozwijania różnych koncepcji naprawy, regeneracji i ponownego wykorzystania silników elektrycznych, a także innych projektów zgodnych z gospodarką o obiegu zamkniętym.

Wydłużanie żywotności silników

Być może kwestia utylizacji czy zagospodarowania zużytych silników elektrycznych nie byłaby aż tak istotna, gdyby nie to, że zawierają one cenne surowce. To przede wszystkim miedź czy aluminium, a także, a może przede wszystkim, metale ziem rzadkich, jak np. neodym. Ich ponowne wykorzystanie jest kluczowe z punktu widzenia zrównoważonego rozwoju. W przypadku wspomnianego wyżej pierwiastka, którego nie da się odzyskać za pomocą obecnie stosowanych metod recyklingu, ważna jest jeszcze inna kwestia. Otóż Chiny mają quasi-monopol na wydobycie tego pierwiastka, a to powoduje duże uzależnienie od nich wielu gospodarek i branż.

Nie mówi się również o tym, że surowce używane w silnikach elektrycznych mają znacząco większy ślad węglowy w porównaniu do silników spalinowych. Dlatego tak kluczowe powinno być maksymalne wydłużenie fazy użytkowania silników elektrycznych.

– Innowacyjne strategie utrzymania wartości mają znaczny potencjał redukcji emisji pod względem zrównoważonego rozwoju – mówi Julian Große Erdmann, naukowiec z Instytutu Fraunhofera ds. Inżynierii Produkcyjnej i  Automatyzacji IPA w Bayreuth.

W ramach projektu REASSERT naukowcy współpracują z  firmą Schaeffler (liderem konsorcjum), Instytutem Technologii w Karlsruhe, BRIGHT Testing, iFAKT i Riebesam & Co. w celu opracowania innowacyjnych metod regeneracji silników elektrycznych i ponownego ich wykorzystania w pojazdach. Koncentrują się na strategiach ponownego wykorzystania poszczególnych komponentów przy zachowaniu takiej samej wartości, naprawy, ponownej produkcji i recyklingu surowców. Są to kluczowe elementy gospodarki o obiegu zamkniętym, które umożliwiają redukcję zużycia zasobów naturalnych i  minimalizowanie ilości odpadów.

Kompletny proces

Zgodnie z założeniami celem projektu jest stworzenie kompletnego procesu z podziałem na poszczególne etapy i przypisane im stanowiska testowe – od początkowej kontroli, której celem jest klasyfikacja silnika, przez demontaż, demagnetyzację, czyszczenie, diagnostykę komponentów i ich regenerację, aż po ponowny montaż i testy końcowe, podczas których oceniana jest funkcjonalność silnika.

– Podczas takiego procesu np. obudowa silnika z oznakami niewielkiego zużycia może zostać sklasyfikowana do ponownego użycia i, w razie potrzeby, odnowiona przy użyciu np. obróbki skrawaniem w celu przywrócenia pierwotnej funkcjonalności. Zależnie od wybranej strategii zachowania wartości realizuje się różne etapy procesy, a tym samym wykonuje się różne czynności z danym komponentem – wyjaśnia Julian Große Erdmann.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Raporty

Transformacja energetyczna: Wielowymiarowe kierunki rozwoju przedsiębiorstw produkcyjnych

Odmieniana przez różne przypadki transformacja energetyczna jest dziś koniecznością zarówno z punktu widzenia całych gospodarek, jak i poszczególnych przedsiębiorstw przemysłowych.

Pomiar i test

Analizatory jakości energii elektrycznej – typologia i kryteria doboru

Analizatory jakości energii elektrycznej to specjalistyczne urządzenia, które stosuje się do monitorowania i oceny parametrów jakości dostarczanej energii elektrycznej. 

Przykładem jednego z takich wyzwań będzie rozmontowanie i ponowne wykorzystanie materiałów magnetycznych z silników.

– Rotor z magnesami trwałymi jest trudny do rozmontowania na komponenty nawet w procesie ręcznego demontażu ze względu na powłokę i wiązanie magnesów. Tutaj celem jest ustanowienie nieniszczących  metod demontażu – dodaje naukowiec.

W wyborze najlepszej strategii utrzymania wartości bardzo pomocna może okazać się sztuczna inteligencja  (SI). Opracowane w ramach projektu narzędzia wykorzystujące algorytmy SI pomogą wybrać najlepszą metodę działania w przypadku różnych komponentów i różnego stopnia ich zużycia. Narzędzia te mają dostęp  do szczegółowych danych wszystkich podzespołów i procesów, na podstawie których tworzy się cyfrowe bliźniaki.

Wiedza zebrana w ramach projektu ma być również wykorzystana do projektowania nowych silników elektrycznych. Celem jest opracowanie prototypu takiego silnika, który będzie optymalny pod kątem gospodarki o obiegu zamkniętym – będzie można łatwo go demontować i realizować różne strategie jego ponownego wykorzystania.

Adam Owczarzy Dyrektor ds. rozwoju produktu w firmie Celma Indukta S.A. należącej do Grupy Cantoni:

Postępowanie z silnikami niskonapięciowymi po zakończeniu ich eksploatacji zależy przede wszystkim od wielkości (pośrednio mocy) silników i stopnia ich wyeksploatowania oraz rodzaju ewentualnego uszkodzenia.

W przypadku silników mniejszych wielkości (mniejszych mocy) najczęściej silniki te poddawane są procesowi recyklingu, podczas którego odzyskiwane są cenne materiały - takie jak miedź, taśma/blacha elektrotechniczna, aluminium i/lub żeliwo.

Dla silników większych mocy, ze względu na wyższy koszt ich zakupu, klienci czasami decydują się na remont. Należy mieć jednak na uwadze, że przedłużanie czasu życia silników poprzez wielokrotne remonty przyczynia się do pogarszania ich parametrów znamionowych, m.in. sprawności (wynika to przede wszystkim z procesu przezwajania silników). Dodatkowo należy uwzględnić, że zakup nowego silnika renomowanego producenta daje klientowi wiele korzyści, takich jak gwarancję producenta, pewność wieloletniej bezawaryjnej pracy, dostępność części zamiennych, a ponadto, biorąc pod uwagę aktualne minimalne wymagane poziomy sprawności silników wprowadzanych na teren EU, wyższą sprawność (obniżenie zużycia energii elektrycznej).

W artykule wykorzystano materiał Instytutu Fraunhofera