Elbesparende kuglelejer

Elforsk bevilgede i 2010 projektet Elbesparende kuglelejer, som er udført i 2010-13 af CeramicSpeed Bearings A/S og Dansk Energi Analyse A/S. CeramicSpeed udvikler og producerer kuglelejer med keramiske kugler (CS-lejer) og har specialiseret sig i anvendelse af disse inden for sporten og i industrien.

Projektets formål har været at udvikle kuglelejer til elmotorer og maskiner, som er væsentligt mere energieffektive end almindelige kuglelejer  og som – i det mindste på længere sigt – også er økonomisk attraktive. Det har desuden været formålet at dokumentere energiforholdene og de øvrige driftsforhold.

I projektet er der udviklet to prøvestande for lejestørrelserne 6205 og 6318. Prøvestandene er benyttet til at måle tab i lejer af forskellig type og fabrikat, herunder standardlejer og forskellige varianter af CS-lejer. Desuden er den store prøvestand samt en særlig måleopstilling med to ens Grundfos motorer blevet brugt til at måle nedkøringstiden for lejer, der frigives ved en bestemt hastighed. Nedkøringstiden er med tilnærmelse omvendt proportional med lejefriktionen.

Målingerne viser, at CS-lejer har væsentligt lavere tab, omkring 70% lavere, end  standard-lejer, og at de også har lavere tab end E2-lejet, som er SKF's særligt energieffektive leje. Lejer med frikterende tætninger har omkring 7-8 gange større tab end standardlejer og omkring 25 gange større tab end CS-lejer, som er robuste og derfor ofte kan erstatte lejer med frikterende tætninger.

Hvor CS-lejer kan erstatte lejer med med frikterende tætninger, vil tilbagebetalingstiden kunne blive ned til 1 år, hvis der betales elafgift, og ellers ned til 2 år. Sammenlignes med ikke-frikterende standardlejer bliver tilbagebetalingstiden for merinvesteringen i de energieffektive CS-lejer meget høj, 20 år eller mere. Dette gælder ved beregninger ud fra tabsbesparelsen alene. Indregnes også omkostningerne ved lejeskift, reduceres tilbagebetalingstiden betydeligt.

Projektet viser således, at lejer med keramiske kugler skal billiggøres, hvis de skal finde bred anvendelse i elmotorer og maskiner. Med dagens lejepriser er CS-lejerne især interessante som alternativ til lejer med frikterende tætninger og ved anvendelser, hvor produktionen er meget følsom over for nedbrud og/eller hvor konventionelle lejer har kort levetid på grund af et varmt eller forurenet miljø. Andre anvendelser kan være i motorer, hvor tabene skal reduceres for at opfylde krav om høj virkningsgrad (IE3 eller den kommende IE4), samt i højhastighedsmotorer, hvor lejetabene udgør en langt større del af motoreffekten end i almindelige motorer.