Aktualisierte DOE 2029-Energieeffizienzstandards für Verteilungstransformatoren

Im Jahr 2023 veröffentlichte das Energieministerium seinen Vorschlag für 2027 zur Effizienz von Transformatoren. Wie die vorherigen Standards würde das Update alle neu gebauten Transformatoren betreffen. Der Vorschlag beinhaltete erhebliche Verbesserungen der Transformatoreffizienz. Diese höheren Wirkungsgrade hätten jedoch ebenso erhebliche Änderungen in der Fertigung erfordert. Da die Fabriken bereits unter Druck standen, die Nachfrage zu decken, stießen diese Vorschläge auf einigen Widerstand. (Was führt zu langen Vorlaufzeiten und wie Sie diese umgehen können.) Dies führte zu Überarbeitungen.

Am 4. April 2024 überarbeitete das DOE seine für 2027 vorgeschlagenen Standards. Diese Überarbeitungen bieten den Transformatorenherstellern Erleichterung. Drei wesentliche Verbesserungen sind:

· Anforderungen an den Kernstahl

· Kosteneinsparungen

· Erweiterte Zeitleiste (2027 vs. 2029)

Vergleichen wir diese neueste Version mit dem Vorschlag von 2027.

Aktualisierte Effizienz

Die vorgeschlagenen Standards für 2027 zielten darauf ab, die Effizienz um etwa 0,16 % zu steigern. Ziel dieser Standards war eine größere Energieeinsparung und Emissionsreduzierung. Dies hätte jedoch eine Reduzierung der Verluste um bis zu 50 % erfordert.

Diese Standards lösten raschen Widerstand aus. Weitere Einzelheiten finden Sie in unserem Artikel über die Standards des letzten Jahres.

Weniger strenge Anforderungen

Die finalisierten Standards verlangen eine Reduzierung der Verluste zwischen 10 % und 30 %. (Diese Prozentsätze stehen im Vergleich zu DOE 2016.)

Reduzierung der Verluste durch flüssigkeitsgefüllte Transformatoren:

· Einphasig ≤ 100 kVA: 5 %

· Einphasig ≥ 100 kVA: 20 %

· Dreiphasig ≤ 500 kVA: 5 %

· Dreiphasig ≥ 500 kVA: 20 %

Reduzierung der Verluste durch Trockentransformatoren:

· Niederspannung einphasig: 30 %

· Niederspannung dreiphasig: 20 %

· Mittelspannung: 20 %

Dabei handelt es sich um die „maximale Verbesserung der Energieeffizienz, die technologisch machbar und wirtschaftlich gerechtfertigt ist“.

Auswirkungen auf die Fertigung

Diese weniger strengen Effizienzanforderungen entlasten OEMs. Die Auswirkungen auf aktuelle Herstellungsprozesse sind weniger schwerwiegend. Darüber hinaus haben die Fabriken mehr Zeit, sich auf die Umsetzung der neuen Standards vorzubereiten.

Kernstahlanforderungen

Die meisten Verteiltransformatoren verfügen über eine verteilte Spaltkernkonstruktion aus kornorientiertem Siliziumstahl. Es ist kostengünstig in der Herstellung und bietet hohe Effizienzwerte. Der Vorschlag von 2027 hätte ein amorphes Design für fast 90 % der Kerne erfordert. Allerdings gibt es in den USA nur einen Anbieter von amorphem Stahl. Ein überwiegend amorphes Design würde eine umfassende Umstrukturierung der Kernstahllieferketten erfordern. Ganz zu schweigen davon, dass amorphe Kerne deutlich teurer sind.

Dies hätte eine enorme Umstrukturierung der Herstellungsprozesse erzwungen. Die Belastung wäre enorm gewesen.

Die neuen Standards erlauben 75 % der Kerne aus kornorientiertem Elektrostahl (GOES). Der Großteil davon kann aus US-Fabriken stammen. Hersteller müssen ihre Prozesse zur Einhaltung der DOE-Konformität nicht komplett überarbeiten.

Verlängerung um zwei Jahre

Der ursprüngliche Zeitplan des DOE für die Umsetzung war sehr kurz. Für die Einhaltung hätten die Hersteller nur vier Jahre Zeit gehabt.

Das DOE hat nun die Compliance-Frist von 2027 auf 2029 verlängert. Dies macht die Einhaltung der neuen Standards deutlich einfacher. Fabriken haben mehr Zeit, die erforderlichen Änderungen zu planen.

KVA-Größen hinzugefügt

Die DOE-Verordnung 2016 umfasste Größen bis zu 2500 kVA. Das neue Update deckt Größen bis zu 5000 kVA ab. Hersteller müssen diese Standards nun auch für größere Geräte übernehmen.

Kosten vs. Nutzen

Wie bereits erwähnt, erfordern diese Überarbeitungen von den Herstellern, ihre Fabriken umzurüsten und ihre Produkte in Übereinstimmung mit den Standards zu bringen. Das Energieministerium schätzt die folgenden Kosten für die Transformatorhersteller für diese landesweite Überholung:

Flüssigkeitsgefüllte Verteilungstransformatoren: 187 Millionen US-Dollar

Niederspannungs-Trockentransformatoren: 36,1 Millionen US-Dollar

Mittelspannungs-Trockentransformatoren: 5,7 Millionen US-Dollar

Trotz ihrer Kosten sind die Vorteile der endgültigen Standards erheblich. Es wird geschätzt, dass die neuen Effizienzsteigerungen den Amerikanern über einen Zeitraum von 30 Jahren über 14 Milliarden US-Dollar einsparen werden. Der letztjährige Vorschlag hätte auch die langfristigen Energiekosten gesenkt. Aber die versteckten Kosten waren die Belastung, die es für die Hersteller bedeutet hätte.

Abschluss

Die Elektroindustrie steht in den kommenden Jahren vor großen Herausforderungen. Verzögerungen in der Lieferkette, die durch Rohstoffknappheit verursacht werden, werden nicht verschwinden. Die neuen DOE-Effizienzwerte berücksichtigen diese Herausforderungen realistisch