תקנות יעילות חדשות למתאמי מקורות חשמל חיצוניים

היעילות וצריכת חשמל ללא עומס מספקי כוח חיצוניים, היו נושאי רגולציה במשך יותר מעשור. מאז שהתקן המחייב הראשון אומץ בקליפורניה ב-2004, גופי רגולציה שונים הובילו את הפעילות בהגדרת דרישות מחמירות יותר ויותר על מנת לצמצם את צריכת האנרגיה בעולם.

כיום, על מנת לעמוד בדרישות הגלובליות, יצרן OEM זקוק למקור כוח חיצוני העומד בתקן של רמה V, העולה על כל הדרישות הקודמות הנהוגים באזורים שונים בעולם. למרות שהתקן מחייב רק בתחומי האיחוד האירופי, החל מחודש פברואר 2016, תכנס לתוקף מערכת חדשה של דרישות, אשר נקבעו על ידי משרד האנרגיה האמריקני. בעוד תקנים חדשים אלו, רמה VI, יהיו מחייבים רק בארה”ב, כל יצרן ציוד מקורי אשר ירצה לשווק מוצר כלשהוא בארה”ב, יהיה חייב לפעול עתה על מנת לוודא עמידה בדרישות אלו.

לידתו של תיוג היעילות

שינויים בסגנון החיים בארצות המפותחות, הביאו לשימוש במספר רב של מתאמים חשמליים, כגון אלו המשמשים למחשבים ניידים, קונסולות משחק, מדפסות וצגים, המחוברים לרשת החשמל. בשנות ה-90′ של המאה הקודמת, רק בארה”ב הופעלו יותר ממיליארד מתאמים מסוג זה.

מתאמים אלו צורכים חשמל רב אף בתנאי היעדר עומס, כאשר ההתקן כבוי או מנותק. מחקר שנעשה ב-1998, העריך כי החשמל הנצרך בתנאים אלו, המכונה חשמל סטנד-ביי, עשוי לעלות לכדי 5% מצריכת החשמל הכוללת למטרות מגורים בארה”ב, או, במונחים כספיים, קרוב לשלושה מיליארד דולר באנרגיה מבוזבזת. בהתאם לנתוני משרד האנרגיה האמריקני, ב-2004, כמות צריכת החשמל למטרות מגורים, עלתה ל-1.29 מיליארד מגוואט/שעה. הפסד של 5%, כמוסבר לעיל, הנו שווה ערך ל-64 מיליון מגוואט/שעה או לתפוקה שוות הערך של 18 תחנות חשמל טיפוסיות. היה צורך ברור לפעול להגבלת בזבוז זה.

ב-2004, ועדת האנרגיה של מדינת קליפורניה, החלה לממש רגולציה מחייבת ראשונה של יעילות הביצוע של ספקי כוח חיצוניים. תקני יעילות אחרים החלו להופיע במקומות כגון סין והאיחוד האירופי. ב-2006, הסוכנות להגנת הסביבה של ארה”ב, הידועה בשם Energy Star, הוציאה את הפרוטוקול הבינלאומי לסימון יעילות אנרגטית, על מנת לתאם את מגוון היוזמות השונות בנושא זה ברחבי העולם. הפרוטוקול של Energy Star קורא ליצרנים להגדיר את רמת היעילות של כל יחידת אספקת כוח, על ידי שימוש בספרות הרומיות III, IV, V או VI (המקבילים לספרות הרגילות 3, 4, 5 ו-6), תלוי ביעילות היחידה המסומנת, כמתואר בתמונה 1.

פרוטוקול הסימון מטיל מגבלות על ביצועים דינמיים, כמו גם על ביצועים ללא עומס. בדרך כלל, מציינים מגבלת הספק ללא-עומס מקסימלי, בעוד ביצוע דינמי מוגדר בהתאם לרמות יעילות ממוצעות מינימליות. טבלה 1 מסכמת את מפרט היעילות ללא עומס ושל זו הממוצעת, אשר נקבעו ברמות III, IV, ו-V.

בין השנים 2008-2012, חוק הביטחון והעצמאות האנרגטית של ארה”ב, התקנות האירופיות ErP, ומסגרות עבודה וולונטריות, כגון ביצועי ציוד מינימום האוסטרלית ו-משאבי טבע הקנדית, אימצו את מפרט פרוטוקול הסימון הבינלאומי רמה IV. ב-2011, האיחוד האירופי הודיע כי הוא יהפוך את תקני רמה V, הנוקשים יותר, לתקנים מחייבים. זו העמדה בתוקף עתה, כאשר האיחוד האירופי נמצא ברמה V, וארה”ב וארצות אחרות נמצות ברמה IV, עד שנת 2014.

המעבר לעבר רמה VI

בפברואר 2014, משרד האנרגיה האמריקני הודיע כי מוצרים העומדים להיות משווקים בארה”ב יהיו חייבים לעמוד בתקן רמה VI עד לתאריך 10 לפברואר, 2016. כל ספק כוח חיצוני אשר ייוצר אחרי תאריך זה ואשר יישלח לארה”ב, חייב לעמוד ביעדי היעילות החדשים. תמונה 2 מתארת כיצד התקנים האחרונים מטילים דרישות גדלות והולכות על היעילות הממוצעת.

המטרה והמבנה של רמה VI

פרוטוקול רמה VI מורכב יותר באופן משמעותי מאלו הקודמים. מוגדרות בו מספר קטגוריות, ולראשונה יוסדרו סיווגים חדשים, כולל מקורות כוח מרובי-מתח, וספקי כוח בעלי מתח יחיד מעל 250 וואט. תמונה 2 מתארת רק את הקטגוריה הראשונה במסגרת ההגדרות של רמה VI, שהיא מכוונת לספקי כוח חיצוניים של AC/DC  בעלי מתח יחיד. אלו מוגדרים כספקי כוח חיצוניים בעלי מתח בסיסי המתוכננים להמיר מתח AC של רשת החשמל למתח יציאה DC  נמוך, והם מסוגלים להמיר AC למתח יציאה DC  אחד בלבד בכל פעם.

רמה VI מגדירה ארבע קטגוריות הספק אחרות:

ספקי כוח AC/AC  חיצוניים בעלי מתח יחיד (מתח בסיסי)

ספקי כוח AC/DC חיצוניים בעלי מתח יחיד (מתח נמוך)

ספקי כוח AC/AC חיצוניים בעלי מתח יחיד (מתח נמוך)

ספקי כוח חיצוניים מרובי מתח עד 49 וואט

ספקי כוח מתח נמוך מפיקים מתח יציאה נמוך מ-6 וולט וזרם יציאה גדול מ-550 מיליאמפר. מתח בסיסי מתייחס לספק כוח שאינו ספק כוח מתח נמוך.

טבלה 2 מסכמת את המפרט עבור כל הקטגוריות הכלולות ברמה VI.

אבחנות ופטורים

התקן של רמה VI מבחין בין ספקי כוח לפעולה ישירה ופעולה בלתי ישירה, וחל רק על יחידות המיועדות לפעולה ישירה. אלו ספקי כוח חיצוניים המסוגלים לפעול במוצר הקצה ללא סוללה. ספק כוח בלתי ישיר, הנו ספק אשר אינו מטען סוללות אך אינו יכול להפעיל את מוצר הקצה ללא סיוע של סוללה. סוגים מסוימים של ספקי כוח ישירים, קיבלו פטור. אלו כוללים התקנים הנדרשים לאישור FDA, כגון התקן רפואי, בהתאם לסעיף 360c של פרק 21, וספקי כוח AC/DC  בעלי מתח יציאה של 3 וולט המצוין על גבי תווית המוצר, וזרם יציאה המצוין על גבי תווית המוצר גדול מ-1,000 או שווה ל-1,000 מיליאמפר, הטוען את הסוללה של מוצר המופעל באופן מלא או בעיקר על ידי מנוע.

יתרונות כספיים וסביבתיים

הסוכנות להגנת הסביבה של ארה”ב מעריכה כי תקנות יעילות ספקי הכוח אשר הופעלו במשך העשור האחרון, צמצמו את צריכת האנרגיה ב-32 מיליארד קילוואט, ועל ידי כך, חסכו 2.5 מיליארד דולר וצמצמו את פליטת דו-תחמוצת הפחמן ביותר מ-24 מיליון טון, כל שנה.

בהתאם להערכות משרד האנרגיה האמריקני, המעבר מרמה IV המחייבת לרמה VI, יחסוך קרוב ל-47 מיליון טון של פליטת דו-תחמוצת הפחמן. משרד האנרגיה האמריקני סבור גם כי עד שנת 2030, ספקי כוח רמה VI יוכלו להביא לחיסכון שנתי של אנרגיה של קרוב ל-8.9 מיליון מגוואט/שעה, נתון שווה ערך ל-0.15% מהשימוש הכללי של אנרגיה למגורים, המגיע ל-5.9 מיליארד מגוואט/שעה ב-2012.

חברת CUI החלה לשווק מתאמים העומדים ברמה VI בסוף שנת 2014 על מנת להתכונן לתקנה העומדת לצאת. עתה, כשהמגמה לכיוון ספקי כוח בעלי יעילות אנרגטית רבה יותר הולכת ומתבססת יותר ויותר, יצרני ציוד מקורי רבים מחפשים יעילות גבוהה יותר אף מזו של הרמות המחייבות, על מנת לבדל את מוצריהם. CUI משתפת פעולה עם לקוחותיה על מנת ליישם טכנולוגיות מתקדמות לחיסכון באנרגיה כדי לספק את דרישות השוק העכשוויות ולפעול להשגת עמידה בתקנות עתידיות.

התקנות החדשות של רמה VI העומדות להיות מחייבות בארה”ב בפברואר 2016, יגרמו ליצרני ציוד מקורי ברחבי העולם לסמן מתאמים שיעמדו ברמה VI עבור מוצרים עתידיים, ומתאמים המתאימים לכך כבר נכנסים לשווקים. אם מגמות היסטוריות מהוות סימן כלשהוא, ניתן לצפות כי האיחוד האירופי, קנדה ואוסטרליה, ילכו בעקבות התקנות החדשות. העת להתחיל להתכונן לפעולות המכוונות לעמידה ברמה VI, היא עתה.

הכתבה נמסרה באדיבות חברת CUI