Propojení továrny a budovy: centrální energetický manažer vytváří udržitelné synergické efekty Systém řízení budovy Emalytics Automation harmonizuje datové formáty a inteligentně propojuje jednotlivé sektory.

Zkrácená verze

Propojením odvětví automatizace závodů a technického zařízení budov lze dosáhnout energeticky účinného předběžného řízení výroby. Data slouží jako základ pro komplexní automatizaci a síťové propojení. Digitalizace je nutná, aby všechna odvětví mluvila stejným jazykem. Datová rozhraní a harmonizované datové formáty umožňují standardizovanou komunikaci mezi tradičním technickým zařízením budov a výrobními stroji. Jedině tak lze identifikovat interakce, aby bylo možné v dalších krocích optimalizovat celý organismus.

Tuto roli ve společnosti Phoenix Contact přebírá Emalytics Automation. Toto řešení, vyvinuté jako systém řízení budovy, lze použít ke zlepšení energetické účinnosti celých výrobních závodů. S cílem zajistit, aby data ze všech obchodů byla použitelná pro Emalytics, je systém řízení převede do standardizovaného formátu a uloží je do cloudu společnosti Phoenix Contact.

Energetická optimalizace celých stanovišť

Výroba, rozvod a spotřeba energie: Tato trojice holisticky propojeného energetického systému poskytuje energii přesně tam, kde je potřeba, a ve správný čas. To vyžaduje inteligentní propojení odvětví založené na obnovitelně vyráběné elektrické energii. Taková koncepce tvoří základ vize budoucnosti All Electric Society. Holistický přístup k elektrifikaci, síťovému propojení a automatizaci odvětví energetiky, průmyslu, infrastruktury a mobility funguje nejen ve velkém měřítku, ale také v měřítku menších továren. Společnost Phoenix Contact nabízí komponenty a systémy pro elektrotechniku, elektroniku a automatizaci, které vytvářejí udržitelné synergické efekty mezi výrobou a automatizací budov. Ta má potenciál převzít v budoucnu roli centrálního energetického manažera. Pro ilustraci: Pokud je například naplánována velká zakázka, systém řízení budovy nabije interní akumulátory, aby byl později schopen vyrovnat očekávané zátěžové špičky ve výrobě. K tomu je třeba vědět, kolik energie se spotřebuje na výrobní jednotku.

Časové oddělení nabídky a poptávky po energii s pomocí akumulátorů energie

Pokud je rozvod a skladování energie vyrobené vlastními silami jednou ze základních myšlenek propojení odvětví, je včasné zajištění energie vyrobené konvenčními energetickými společnostmi (EVU) zřejmou náhradní strategií. Cílený nákup levné elektřiny, propojení nemovitostí s akumulátory energie a efektivní řízení úspor ve špičkách (Peak Shaving) zajišťují vysokou dostupnost při přijatelných nákladech. Tímto způsobem lze uspokojit požadavky na velké množství energie – např. v souvislosti s vysokým využitím výrobní kapacity nebo sezónními, významnými požadavky na vytápění nebo chlazení – za výhodné ceny jedné kWh. Elektřina by se proto měla nakupovat, pokud lze předpokládat, že vlastní výroba energie nebude stačit a konvenční energie je dostupná za příznivé ceny. Jedná se o časové oddělení poptávky a nabídky.

Takové časové oddělení lze použít i u obnovitelných generátorů – tj. větrných elektráren a fotovoltaických zařízení. Kombinace s akumulátory energie vytváří možnost spotřebovat přebytečnou energii během dne v noci. Zařízení EEG (zákon o obnovitelných zdrojích energie) mohou zůstat připojena k síti i v případě, že jimi vyrobená energie není potřeba. Stát zase ušetří náklady na výplatu kompenzací. V roce 2022 vyplatila spolková vláda přibližně 800 milionů eur jako kompenzaci za elektrárny fungující podle zákona o podporovaných zdrojích energie, které musely být odstaveny ze sítě z důvodu přetížení sítě nebo nedostatečné spotřeby energie. To se může stát ve větrných a slunečných dnech, kdy je potřeba jen málo topit nebo chladit. Při skutečné realizaci dochází ke kombinaci větrného/solárního parku a akumulačního systému v optimálním případě ve společném bodě připojení k síti. Vzniká tak záložní jednotka, která může díky svému akumulátoru energie poskytovat primární regulační výkon. To znamená, že starší farmy větrných elektráren se mohou účastnit i trhu s primárním regulačním výkonem.

Inteligentní digitalizace místní rozvodny

Pokud energetické interakce uvnitř samostatné továrny fungují, je nicméně jasné, že mikrokosmos nelze oddělit od nadřazeného makrokosmu. Důvodem je úzká provázanost malých a velkých sektorů. Má-li být zajištěno zásobování výrobních podniků energií, je třeba zohlednit i požadavky mnoha účastníků decentralizované sítě. Rozšiřování obnovitelných zdrojů energie představuje stále větší výzvu pro elektrické sítě, a zejména pro místní rozvodny. Jak již bylo zmíněno, decentralizované výrobny elektřiny – jako jsou větrné elektrárny nebo solární parky – pracují nepravidelně, a proto zatěžují sítě vysokého a středního napětí kolísavými výkonovými přebytky. Síť se proto musí stát chytřejší a včas rozpoznat své kritické body.

Společnost Phoenix Contact nabízí v této oblasti také řešení, která inteligentně digitalizují místní rozvodny a zajišťují tak transparentnost a přehled o všech stanicích na dálku. Naměřené hodnoty se používají k automatickému nastavení úrovně napětí tak, aby se eliminovalo kolísání sítě a rychleji se odstraňovaly poruchy. Automatické vyrovnávání výkyvů napětí zajišťuje spolehlivé zásobování energií pro zpracovatelský průmysl i obyvatelstvo.

Těchto několik příkladů ukazuje potenciál propojení odvětví na cestě ke koncepci All Electric Society. Je také zřejmé, že složité vzájemné vztahy lze řešit pouze další digitalizací a cíleným využíváním senzorové technologie pro záznam naměřených dat. V rámci výroby je třeba do automatizace integrovat externí události. Patří sem například informace z řízení výroby, ekonomické údaje z trhu s energií nebo očekávané využití budov a strojů. Tato data proudí přímo ze systému řízení budovy Emalytics. Srdcem řešení je rámec IIoT. Po normalizaci jsou zaznamenané informační body k dispozici celé síti jako serverová databáze – bez ohledu na to, kdo k síti přistupuje nebo je k ní připojen. Může se tedy jednat jak o stroj, tak o fotovoltaické zařízení, čerpadlo nebo větrací zařízení. Emalytics tak dlouhodobě přispívá k optimalizaci sítě.

Shrnutí

Klasické technické zařízení budov minulých desetiletí dnes dokáže mnohem více, zejména když se do toho zapojí propojení odvětví. S řešením Emalytics sází společnost Phoenix Contact na řešení, které umožňuje propojit různé oblasti použití – nabíjecí stanice se správou energie, ventilaci a osvětlení se správou budov nebo akumulátory energie s výrobou. Výhodou tohoto spojení je, že lze optimalizovat energetické využití celých budov, a dokonce i celých stanovišť. Zlepšení zde sahají od samočinného využití solární energie až po obecné úspory energie, preventivní údržbu a řízení zatížení ve špičkách.