Ny metod gör effektivare återvinning av elmotorer möjlig

2019-12-18 06:00  

Genom att byta ut äldre ineffektiva elmotorer i svensk industri kan 4 TWh el sparas. ABB och Stena startar nu ett samarbete kring återvinning av gamla motorer – där en helt ny metod för separering av metaller ska införas.

Lågspända elmotorer är en nyckelkomponent för industrin och de används i alla tänkbara sammanhang och storlekar. Uppskattningsvis finns ungefär en halv miljon enheter installerade i Sverige. Industrin förbrukar ungefär 50 TWh elenergi om året och cirka två tredjedelar av den går åt till att driva elmotorer.

Jämfört med förbränningsmotorer är de både mer energieffektiva och kräver mindre underhåll. Men utvecklingen har inte stått stilla. En modern lågspänd asynkronmotor på 15 kW har en verkningsgrad på omkring 92 procent. En motor med några decennier på nacken kan ligga 10 procentenheter under det.

Dessutom kan de äldre elmotorerna vara feldimensionerade i förhållande till arbetet de utför, vilket leder till lägre verkningsgrad. Besparingspotentialen jämfört med om de bytts ut till nya uppgår till minst 4 TWh årligen i Sverige, enligt siffror från ABB och Stena Recycling. Det motsvarar 2,8 procent av den totala svenska elanvändningen i fjol.

Stena har utvecklat ny metod för återvinning

Att byta ut motorerna innebär att de gamla måste tas om hand eftersom de inte kan uppgraderas. Då kommer Stena Recycling in i bilden. De viktigaste ingående metallerna i asynkrona elmotorer är aluminium, koppar och järn. Sedan ungefär tio år har Stena försökt återvinna materialen dem genom krossning.

– Innan dess såldes elmotorerna till Kina där järn, koppar och aluminium separerades för hand. Men verksamheten där sköttes kanske inte enligt alla regler så vi ville inte fortsätta att skicka dem dit, berättar Peter Andersson, affärsspecialist på Stena Recycling och med åtskilliga decenniers erfarenhet av återvinningsbranschen.

I stället började Stena fragmentera motorerna, det vill säga köra dem i en kvarn. Med hjälp av magneter, vindtunnel och vattenbad kunde metallerna delvis separeras. Men metoden är långt ifrån optimal.

– Vid fragmentering har vi inte kunnat separera aluminium och koppar utan har fått sälja dem som en mixad metall, säger han.

Läs mer: Siemens i Finspång satsar på vätgas för fossilfritt energisystem

Järnet kan visserligen skiljas ut men de många olika kvaliteterna blandas ihop, vilket inte lämpar sig när nya komponenter ska tillverkas.

Nu har Stena utvecklat en ny metod som är på väg att installeras i företagets anläggning i Skänninge utanför Mjölby. Peter Andersson är upphovsman till metoden som bland annat innebär att axeln först trycks ut ur elmotorn med hjälp av en högtryckspress.

– För att över huvud taget kunna separera de olika materialen måste först axeln tryckas ut. Pressen utgör basmaskinen för att vi sen ska kunna separera materialen, säger han.

Metoden har använts av andra företag tidigare, medger Peter Andersson. Men endast för mindre motorer, upp till cirka 70 kilo.

– Vår axelpress kommer att klara elmotorer upp till 5 ton. Det finns det förmodligen ingen annan som gör, även om jag inte vågar säga det tvärsäkert, säger han.

Nya anläggningen kör igång i mars

Vad som ska hända efter att elmotorn har tryckts ut vill han dock inte avslöja i nuläget, av konkurrensskäl.

– Enkelt uttryckt separerar vi järn och aluminium först. Kvar finns kisel och koppar, som vi separerar i ett ytterligare steg. Metoden innebär att vi kan få fram 100 procent rena material, säger han.

Den nya anläggningen ska köra igång i mars och får en kapacitet i storleksordningen tusental ton om året. Metoden har nu också lett till ett 3-årigt samarbetsavtal mellan Stena Recycling och ABB för att skynda på omställningen till energieffektivare elmotorer. Samarbetet är i sin tur ett resultat av det relativt nystartade hållbarhetsinitiativet Circular Initiative, där båda företagen ingår.

Den industrikund som väljer att uppgradera får rabatt på den nya motorn om den gamla samtidigt lämnas till ABB och Stena Recycling för återvinning i sina materialfraktioner. Rabatten beror på motorns storlek och användningsområde men mer än så vill ABB inte säga.

Läs mer: Northvolts plan för att återvinna batterier – metoden tar vara på litiumet

Före bytet görs en analys av den befintliga motorn för att bland annat avgöra verkningsgrad och om den är rätt dimensionerad. Analysen görs med hjälp av en trådlös sensor från ABB kallad Ability Smart Sensor och tar mellan en månad och ett år, beroende på vad motorn används till.

– Sågar du timmer som är fruset på vintern och torrt på sommaren kan det löna sig att mäta i ett helt år för att få en representativ bild, säger Peter Isberg, digital ledare för affärsområdet Motion på ABB i Sverige.

Motorer har förstås återvunnits även tidigare, alternativt sålts vidare, i värsta fall till länder med mycket kolkraft i elmixen. Genom att ge ett incitament för återvinning får ABB kontroll över flödet och säkerställer att materialen i motorerna återvinns, förklarar Ulf Hellström, chef för ABB Motion i Sverige

Ny motor betalar sig på ett par år

Att byta ut en ineffektiv elmotor mot en ny betalar sig ofta ekonomiskt på bara ett par år genom energibesparingar, enligt Ulf Hellström på ABB. Inte sällan kan man dessutom byta till en något mindre motor.

Nytillverkningen ger också upphov till utsläpp som måste tas hänsyn till för att kunna svara på frågan om utbytet lönar sig rent miljömässigt – även om metallerna kan återanvändas. Metoden kallas för livscykelanalys. ABB utför just nu sådana analyser men har ännu inte genomfört dem för hela motorprogrammet, berättar Ulf Hellström. Ett färdigt exempel finns för en motor på 110 kW. Koldioxidskulden på grund av tillverkning anses återbetald på drygt ett år under förutsättning att motorn används i 20 år och drivs av svensk elmix.

Läs mer: Ludvika rustar sig för stort elavbrott med nytt mikronät

Erbjudandet gäller ännu så länge bara den svenska marknaden. Om det faller väl ut kan samarbetet komma att förlängas längre än tre år.

– Vi ser det här som en stor chans att verkligen göra skillnad och få ihop ekonomin kring uppgradering, återvinning och ett cirkulärt flöde. Vi kan koppla ihop digital teknik med energieffektivitet som har varit vår kärnfråga i många år, säger Ulf Hellström på ABB.

Fredrik Pettersson, vd på Stena Recycling, ser stora vinster med att återvinningsindustrin blir involverad tidigt i processen.

– Oavsett om det handlar om att hantera förbrukade resurser eller designa nya som lämpar sig för återvinning så innebär det en fördel, säger han och ser framför sig att fler liknande projekt tillkommer framöver.

Fakta: Ekodesigndirektiv för elmotorer

2011 kom nya ekodesignkrav för lågspända elmotorer mellan 0,75 och 375 kW inom EU. De delas in i olika klasser beroende på verkningsgrad, där IE1 har lägst och IE4 har högst.

Vilken verkningsgrad en motor i en viss klass minst måste ha avgörs av effekten. För tvåpoliga, 3-fas asynkronmotorer på 15 kW gäller 88,7 procents verkningsgrad i klass IE1 och 91,9 procent i IE3.

Efter direktivets införande blev det förbjudet att sälja eller ta i bruk motorer i klass IE1 eller sämre.

2015 skärptes reglerna. Bortsett från de minsta motorerna, upp till 7,5 kW, måste de uppfylla minst klass IE3, alternativt IE2 om de kombineras med frekvensomriktare.

2017 var det återigen dags för en skärpning och även de mindre motorerna, från 0,75 till 7,5 kW måste uppfylla minst klass IE3, alternativt IE2 om de kombineras med frekvensomriktare.

Det finns undantag från reglerna, bland annat om motorn är konstruerad för att fungera helt nedsänkt i en vätska.

2021 och 2023 införs nya krav, då bland annat motorer upp till 1 000 kW även omfattas.

Källa: Energimyndigheten och Drivteknik.nu

Johan Kristensson

Mer om: Elmotor ABB

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt