نقشه راه توسعه انواع فناوری‎‎ موتورهای الکتریکی مورد نیاز صنعت برق کشور

موتورهای الکتریکی از مهمترین اجزای خطوط تولید صنایع تولیدی مختلف (مانند صنعت فولاد، سیمان و غیره)، نیروگاه‌ها، صنایع مرتبط با نفت، گاز و پتروشیمی و سیستم‌های حمل و نقل (مانند قطار، کشتی و غیره) است. همچنین موتورهای الکتریکی عضو مهمی در بسیاری از سیستم‌ها و تجهیزات تجاری و خانگی که روزانه با آنها سر و کار داریم است. بنابراین طبیعی است که بخش قابل توجهی از مصرف انرژی الکتریکی در دنیا، توسط موتورهای الکتریکی مصرف می‌شوند. سالانه هزینه‌های زیادی در کشورهای پیشرفته صنعتی صرف تحقیق و توسعه فناوری انواع موتورهای الکتریکی، جهت کاهش مصرف انرژی و همچنین افزایش کیفیت و دوام آنها می‌نمایند و تا کنون فناوری‌های مختلفی از موتورهای الکتریکی برای کاربردهای متنوع آنها ابداع و به بازار مصرف جهانی عرضه شده است. در این بین فناوری‌های جدید موتورهای الکتریکی کمتر به کشور ما راه یافته‌اند و یا استفاده از آنها نهادینه نشده است؛ به عنوان مثال فناوري موتورهاي الکتريکي سه فاز القايي، که بيشترين مصرف را در صنايع و خطوط تولیدی کشور دارند، همچنان قديمي است و از موتورهاي سه فاز القايي بازده بالا (Premium Efficiency) هيچ استفاده‌اي در کشور نمي‌گردد، در حالي که در کشورهای پیشرفته صنعتی، استفاده از موتورهاي سه فاز القايي بازده بالا مدت زيادي است که رواج يافته است و‌ موتورهاي با فناوري قديمي (به دليل مصرف انرژي بيشتر) مطرود گشته‌اند.

 برای تدوین سند نقشه راه توسعه انواع فناوری‌های موتورهای الکتریکی مورد نیاز صنعت برق کشور، ابتدا انواع فناوری‌های جدید موتورهای الکتریکی برای کاربردهای مختلف در دنیا، از طریق جستجوهای اینترنتی، شناسایی شد و میزان هزینه‌کرد کشورهای مختلف در امر تحقیق و توسعه موتورهای الکتریکی بررسی گردید. سپس بر اساس رهنمودهای کمیته راهبری پروژه که متشکل از نخبگان دانشگاهی و نمایندگان دستگاه‌های حاکمیتی دخیل در این صنعت بودند و با استفاده از روش مصاحبه با خبرگان صنعت موتورهای الکتریکی (که سال‌ها در این صنعت مشغول به فعالیت هستند) و همچنین ارسال پرسشنامه برای سایر نخبگان این صنعت، چشم انداز و اولویت‌های کاربردهای مختلف موتورهای الکتریکی برای کشور در یک افق 10 ساله (سال 1404) استخراج گردید. با کمک مطالعاتی که از قبل صورت گرفته بود، طرح‌های جداگانه‌ای برای کسب دانش فنی و توسعه کاربرد موتورهای الکتریکی نوین برای هر یک از این کاربردها در سه افق زمانی کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت استخراج گردید و میزان صرفه‌جویی انرژی، کاهش دیماند برق مورد نیاز و همچنین هزینه‌های تخمینی این جایگزینی‌ها استخراج گردید که در این سند به آنها اشاره شده است.

شاخص‌هاي عملكردي و اثربخشي

شاخص،‌ استانداردي است كه دستيابي به آن نشان‌دهنده نيل به مقصد مي‌باشد. جزئيات شاخص‌ها تعيين‌كننده طرز اندازه‌گيري دامنه دستيابي به اهداف عيني در زمان‌هاي مختلف مي‌باشد. اندازه‌گيري‌ها مي‌توانند كمي، كيفي و يا رفتاري باشند. شاخص‌ها همان ابزار نظارت بر پيشرفت سطوح راهبردي هستند كه ناظر بر طبق آنها ميزان تحقق آن سطح را اندازه‌گيري مي‌نمايد. از همين‌رو شاخص‌ها مي‌بايد ابعاد مختلف سطوح راهبردي را مورد توجه قرار دهند به شكلي كه پيشرفت امور بر اساس شاخص‌ها تضمين‌كننده تحقق كامل اقدامات گردد. در همين راستا شاخص‌ها مي‌بايد مشخص‌كننده ابعاد ذيل باشند:

الف) كميت (چقدر)

ب) كيفيت (چگونه)

ج) زمان (چه موقع)

د) محل (كجا)

در برخي از شاخص‌ها ممكن است ابعاد چهارگانه فوق قابل تعريف نباشند، به عنوان مثال ممكن است محل در مورد يك شاخص فني تعريف پذير نباشد كه در اين حالت از بررسي اين بعد خاص صرفنظر مي‌شود.

شاخص‌ها بايد با ملاحظه ويژگي‌هاي زير تعريف شوند:

الف) اساسي بودن: يعني جنبه‌ اساسي يك سطح خاص را منعكس نمايد.

ب) واقعي بودن: هر شاخص بايد منعكس‌كننده يك واقعيت - و نه تصور ذهني - بوده و براي همگان مفهوم واحدي را القا نمايد.

ج) قابل قبول بودن: بايد بتوان تغييرات شاخص را به تحقق يا عدم تحقق مقصود منتسب نمود.

د) مبتني بر داده‌هاي قابل كسب بودن: داده‌هاي لازم براي اندازه‌گيري شاخص مي‌بايد در دسترس باشد.

ماده 1: چشم‌انداز

با توجه به سیاست های کلان اقتصاد مقاومتی و در جهت دستیابی به محیط زیست پاک و بهبود کیفیت زندگی مردم، چشم انداز حوزه صنعت و فناوری موتورهای الکتریکی به شرح ذیل است:

"باتکیه بر توانمندی داخل و مشارکت همه  ذینفعان، حوزه فناوری موتورهای الکتریکی کشور در افق 1404 حوزه‎ای است برخوردار از تلفات انرژی کم تر به میزان حداقل 10% ناشی از افزایش بازده، پیشرو در امر پژوهش با رویکرد دستیابی به مرزهای دانش و همچنین دارای جایگاه اول منطقه در عرصه طراحی، تولید و ارتقای فناوری با قابلیت رقابتی و رویکرد صادراتی به گونه‎ای که در یک فضای کسب و کار پایدار و پویا و حضور سرمایه‎گذاران داخلی و خارجی جایگاه نخست مصرف در محصولات تولید داخل را به خود اختصاص دهد."

 ماده 2: اهداف کلان

1-    بخش کاربرد در صنعت، خانگی و کشاورزی

الف) کاهش مصرف انرژی به میزان حداقل 9,900 گیگاوات ساعت در بخش خانگی

ب) کاهش مصرف انرژی به میزان حداقل 4,300 گیگاوات ساعت در بخش صنعت

ج) کاهش مصرف انرژی به میزان 150 گیگاوات ساعت در بخش کشاورزی

2-    بخش تحقیق و توسعه

الف) کسب دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای توان بالا

ب) كسب دانش فني و توليد انواع موتورهاي كشنده

 

 ماده 3: راهبردها

1-    توسعه فناوری الکتروموتورهای القایی سه فاز و رلوکتانسی با توان پایین در کاربردهای خانگی با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی

2-    توسعه فناوری موتورهای آهنربایی دائم با توان پایین در کاربردهای خانگی با بهره‎گیری از روش‌های همکاری فناورانه

3-    توسعه فناوری الکتروموتورهای صنعتی با استانداردهای IE2 و IE3 با بهره‎گیری از روش‌های همکاری فناورانه

4-    توسعه فناوری الکتروموتورهای صنعتی با استانداردهای IE4 با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی

5-    توسعه فناوری درایوهای (ASD) توان پایین و متوسط با بهره‎گیری از روش‌های همکاری فناورانه

6-    توسعه فناوری درایوهای (ASD) توان بالا با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی

7-    توسعه فناوری الکتروپمپ‎های شناور با موتور القایی با راندمان بهبودیافته، موتور مغناطیس دائم و موتور رلوکتانسی مبتنی بر تحقیق و توسعه داخلی

8-  توسعه کمپرسور یخچال/فریزر خانگی با موتور آهنربایی دائم BLDC، کمپرسور خطی و کمپرسور با موتور الکتریکی رلوکتانسی در کاربردهای خانگی مبتنی بر تحقیق و توسعه داخلی

9-    توسعه فناوری موتورهای الکتریکی آهنرباهای دائم توان بالا و موتورهای الکتریکی ابررسانا با توان بالا با رویکرد تحقیق و توسعه داخلی

10- توسعه فناوری موتورهای الکتریکی کشنده القائی، آهنربای دائم و رلوکتانسی مبتنی بر تحقیق و توسعه داخلی

ماده4: اهداف خرد

اهداف کوتاه مدت

بخش تحقیق و توسعه

1-  دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای سه فاز القایی پربازده منطبق با استاندارد IE2

2-  دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت درایوهای (ASD) با توان پایین و متوسط

3- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت الکتروپمپ‎های شناور با موتورهای القایی با بازده بهبود یافته

4- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت کمپرسور با موتور الکتریکی آهنربایی دائم BLDC

5- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای القائی کشنده کوچک، متوسط و بزرگ

بخش تجاری سازی و تولید

1- تولید و جایگزینی موتورهای الکتریکی القایی تک فاز دو خازنه (با ساختار بهینه) به میزان 5_/4 میلیون قطعه

2- تولید کمپرسور یخچال/ فریزر خانگی با موتور آهنربای دایم (BLDC) به میزان دو میلیون قطعه

3- استفاده از درایو (ASD) موتورهای توان پایین و متوسط به میزان حداقل160 مگاوات

 

اهداف میان مدت

بخش تحقیق و توسعه

1- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی القایی سه فاز و آهنربایی دائم با توان پایین (کاربرد کولر)

2- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی سه فاز القایی منطبق با استاندارد IE3

3- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت درایوهای توان بالا

4- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت الکتروپمپ‎های شناور با موتور آهنربای دائم

5- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت کمپرسور خطی

6- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی آهنربای دائم با توان بالا

7- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی کشنده آهنربایی کوچک، متوسط و بزرگ

        

بخش تجاری سازی و تولید

1- تولید و استفاده از موتورهای سه فاز القایی پر بازده با استاندارد IE2 به میزان 700 مگاوات

2- تولید و جایگزینی موتورهای الکتریکی القایی سه فاز/آهنربای دایم کولر آبی به میزان 5_/4 میلیون قطعه

3- تولید کمپرسور یخچال/ فریزر خانگی با موتور آهنربای دایم (BLDC) به میزان سه میلیون قطعه

4- استفاده از درایو (ASD) موتورهای توان پایین، متوسط و بالا به میزان حداقل380 مگاوات

5- تولید و جایگزینی الکتروپمپ شناور با موتور القایی سه فاز با بازده بهبود یافته به تعداد 27,000 دستگاه

6- تولید 10,000 دستگاه موتور الکتریکی کشنده سایز کوچک و متوسط القایی (کاربردهای اتوبوس و خودروی سواری)

اهداف بلند مدت

بخش تحقیق و توسعه 

1- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی رلوکتانسی با توان پایین (کاربرد کولر)

2- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی القایی با توان بالا منطبق با استاندارد IE4

3- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت الکتروپمپ‎های شناور با موتور رلوکتانسی

4- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت کمپرسور با موتور الکتریکی رلوکتانسی

5- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی ابررسانا با توان بالا

6- دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی کشنده سوئیچ رلوکتانسی کوچک، متوسط و بزرگ

 

بخش تجاری سازی و تولید

1- تولید و استفاده از موتورهای سه فاز القایی پر بازده با استاندارد IE2 به میزان 1300 مگاوات

2- تولید و استفاده از موتورهای سه فاز القایی پر بازده با استاندارد IE3 به میزان 750 مگاوات

3- تولید و جایگزینی موتورهای الکتریکی رلوکتانسی کولر آبی به میزان 5_/4 میلیون قطعه

4- تولید کمپرسور یخچال/ فریزر خانگی خطی به میزان سه میلیون قطعه

5- استفاده از درایو (ASD) موتورهای توان پایین، متوسط و بالا به میزان حداقل620 مگاوات

6- تولید و جایگزینی الکتروپمپ شناور با موتور آهنربایی به تعداد 27,000 دستگاه

7- تولید 350,000 دستگاه موتور الکتریکی کشنده سایز کوچک و متوسط القایی (کاربردهای اتوبوس و خودروی سواری) و 4000 دستگاه موتور الکتریکی کشنده سایز بزرگ (قطار و مترو)

8- تولید 180,000 دستگاه موتور الکتریکی آهنربای دائم کشنده سایز کوچک و متوسط (کاربردهای اتوبوس و خودروی سواری) و 1000 دستگاه موتور الکتریکی آهنربای دایم کشنده سایز بزرگ (قطار و مترو)

 

ماده 5: سیاست ها

1- شبکه‎سازی و برقراری ارتباط میان بازیگران فعال در زمینه توسعه فناوری موتورهای الکتریکی

2-    تنظيم قوانين و دستورالعمل‎هاي مناسب جهت حمايت از توليدکنندگان موتورهاي الکتريکي در حوزه‎هاي اولويت‎دار

3-    فراهم آوردن بسترهاي لازم جهت افزايش تعاملات بين‎المللي شرکت‎هاي توليدکننده داخلي و توسعه بازارهاي خارجي اين محصولات

4-    تحریک شکل‎گيري تعاملات بين دانشگاه‎ها و موسسات پژوهشي و توليدکنندگان

5-    تحریک ايجاد تعامل بين سياست گذاران مختلف در حوزه صنعت و فناوري موتورهاي الکتريکي

6-    تحريك و سازمان­دهي مشاركت بانک­ها و صندوق­ها برای حمایت از مراکز تحقیقاتی و تولیدکنندگان

7-    توسعه سرمایه‌های انسانی کارآمد و زمینه­سازی برای بکارگیری متخصصان و پژوهشگران

 

ماده6: اقدامات

1- طرح کلان جايگزيني موتورهای الکتریکی كولرهاي آبي

2- طرح کلان كاهش ديماند و مصرف انرژي موتورهای الکتریکی بخش صنعت

3- طرح کلان جايگزيني موتورهای الکتریکی چاه هاي آب كشاورزي

4- طرح کلان جايگزيني كمپرسورهاي يخچال/فريز خانگي

5- طرح کلان کسب دانش فنی طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی توان بالا

6- طرح کلان كسب دانش فني و توليد انواع موتورهاي الکتریکی كشنده

7- تاسيس مرکز توسعه فناوري موتور‎هاي الکتريکي

8- حمايت از راه اندازي خطوط توليد موتورهاي الکتريکي و مواد اوليه مورد نياز صنعت موتورهاي الکتريکي

9- مديريت تقاضا و هدايت مصرف‎کنندگان داخلي موتورهاي الکتريکي براي استفاده از محصولات داخلي

10- افزايش اعتبار و شناساندن برندهاي شرکت هاي توليد کننده داخلي در بازارهاي داخلي و خارجي

11- برنامه ريزي براي سازماندهي به مشارکت بانک ها و ساير صندوق ها و موسسات مالي براي حمايت از توليد کنندگان داخلي صنعت موتورهاي الکتريکي

12- تاسيس آزمايشگاه‎هاي تخصصي و مرجع موتورهای توان متوسط و توان بالا ( تا توان 5 مگاوات)

13- تدوين استانداردهاي انرژي

14- حمايت از اختراعات و نوآوري‎هاي حوزه فناوري موتور‎هاي الکتريکي

15- تاسيس بانک اطلاعاتي مقالات و پايان نامه‎هاي حوزه فناوري موتور‎هاي الکتريکي

16- تاسيس انجمن صنفي و کارآفرینی سازندگان موتور‎هاي الکتريکي

17- برگزاري نمايشگاه‎هاي تخصصي حوزه موتور‎هاي الکتريکي

18- پيگيري براي پياده‎سازي نظام تاييد صلاحيت فني مهندسان و مشاوران حوزه صنعت موتورهاي الکتريکي

19- پيگيري براي شکل‎گيري تعاملات بين دانشگاه‎ها و موسسات پژوهشي و توليدکنندگان

20- چاپ نشريه تخصصي آکادميک و دانشگاهی در حوزه فناوری موتورهاي الکتريکي

21- برگزاري کنفرانس علمی و تخصصي موتور‎هاي الکتريکي

22- چاپ نشريات تخصصي صنعتی براي افزايش و به روز رساني اطلاعات کاربران موتورهاي الکتريکي در بخش‎هاي مختلف صنعت

ماده 7: ترتیبات اجرایی

از آنجايي که تحقق بندهاي سند توسعه فناوري موتورهاي الکتريکي نياز به پيگيري مستمر و متمرکز دارد، لذا نیاز به ایجاد مرکزی جهت پیگیری اهداف آن می‌باشد. وظايف تعريف شده در اين گزارش براي مرکز توسعه فناوري موتورهاي الکتريکي در دو دسته کلي، مطابق جدول (1)، تقسيم بندي مي‌گردد.

 

جدول (1): تقسيم‌بندي وظايف مرکز توسعه فناوري موتورهاي الکتريکي

رديف	حوزه توسعه دانش و فناوري	حوزه بازار و برنامه‌ها و سياست‌هاي اجرايي
1	برنامه‌ريزي براي تدوين دانش فني طرح‌هاي اجرايي	رصد بازار و ارايه آمار و تحليل‌ها، پيشنهاد سياست‌ها و برنامه‌ها
2	آموزش، چاپ مجلات و برگزاري کنفرانس	رصد طرح‌هاي کلان اجرايي نقشه راه
3	برقراري ارتباط بين مراکز تحقيق و توسعه و موسسات پژوهشي	برگزاري نمايشگاه‌هاي سالانه، برنامه ريزي براي شرکت در نمايشگاه‌هاي بين المللي موتورهاي الکتريکي
4	حمايت از ابداعات و اختراعات	تدوين و پيشنهاد استانداردهاي مصرف انرژي
5	حمايت از تشکيل و توسعه توانايي‌هاي شرکت‌هاي دانش بنيان	پیگیری برای ايجاد صندوق کار آفريني و حمايت از فناوري‌هاي نوين
6	جهت دهي و حمايت از پايان نامه‌هاي تحصيلات تکميلي	پيگيري براي مشارکت بيشتر موسسات مالي براي حمايت از توسعه صنعت موتورهاي الکتريکي
7	ايجاد بانک اطلاعاتي از پژوهش‌هاي حوزه موتورهاي الکتريکي	اطلاع رساني و آگاهي بخشي به کاربران مختلف موتورهاي الکتريکي براي استفاده بيشتر از محصولات داخلي
8	ايجاد شبکه متخصصين و موسسات فعال در حوزه توسعه دانش	پيگيري براي ايجاد آزمايشگاه‌هاي مرجع
9	آينده پژوهي و سياست پژوهي در حوزه فناوري موتورهاي الکتريکي
10	ايجاد ارتباط بين مراکز پژوهشي داخل کشور و موسسات پژوهشي معتبر جهاني

 

عناوين پيشنهادي واحدهاي مختلف مرکز و وظايف هر واحد در اين چارت نشان داده شده است.

وظايف بخش‌هاي مختلف عبارتند از:

الف) حوزه فن آوري

            1- رصد و آينده نگاري فن آوري

            2- ايجاد فن آوري موتورهاي القائي کوچک , متوسط و بزرگ پربازده

            3- ايجاد فن آوري موتورهاي مغناطيس دائم کوچک , متوسط و بزرگ

            4- ايجاد فن آوري موتورهاي رلوکتانسي کوچک , متوسط و بزرگ

            5- ايجاد فن آوري نسل مدرن موتورهاي الکتريکي نظير ابررسانا , پرسرعت و ...

            6- ايجاد فن آوري درايوهاي صنعتي مورد استفاده در موتورهاي کوچک , متوسط و بزرگ

            7- راه اندازي آزمايشگاه هاي مرجع و تحقيقاتي

            8- حمايت از ابداعات و اختراعات

ب) حوزه برنامه ريزي

            1- آمارگيري از موتورهاي الکتريکي مورد استفاده و موردنياز صنايع (ارزيابي سمت عرضه و تقاضا)

            2- سياست پژوهي در حوزه موتورهاي الکتريکي

            3- امکان سنجي و پيشنهاد طرح هاي اجرائي با هدف کاهش مصرف انرژي الکتريکي موتورهاي بخش هاي مختلف

            4- راه اندازي شبکه متخصصين حوزه موتورهاي الکتريکي

            5- مديريت دانش در حوزه موتورهاي الکتريکي

            6- تدوين استانداردهاي مصرف انرژي در حوزه موتورهاي الکتريکي

            7- چاپ مجلات تخصصي و برگزاري کنفرانس ها و نمايشگاه هاي تخصصي

ج) حوزه اجرايي

            1- رصد طرح‌هاي کلان اجرايي نقشه راه

            2- ايجاد صندوق کار آفريني و حمايت از فناوري‌هاي نوين