Skok do reality Prostě to udělejte. V Blombergu vznikla tovární budova, ve které lze díky propracované stejnosměrné síti vyrábět s vyšší energetickou účinností a udržitelností. Pohled do zákulisí odhaluje, jak stejnosměrný proud funguje v praxi.
2 760 solárních panelů na střeše o rozloze 11 000 m²
Továrna All Electric Society Factory
Slunečné odpoledne v Blombergu. Na střeše o rozloze 11 000 m² se jako skleněné moře vlní dlouhé řady solárních panelů. Jakmile sluneční světlo dopadne na polovodičový materiál, začne proudit elektřina. Až na velikost zařízení je to zcela běžný pohled na mnohé střechy v Německu.
Tato budova je však jiná: Zatímco jinde měniče zajišťují přeměnu stejnosměrného proudu ze solárního zařízení na střídavý proud, zde proudí přímo do místní stejnosměrné sítě. „Stejnosměrná síť optimalizuje celý energetický řetězec od výroby, distribuce, skladování až po spotřebu,“ vysvětluje Tobias Lüke, odborník na stejnosměrné sítě ve společnosti Phoenix Contact.
Tento specialista rád začíná prohlídku budovy na střeše. Zde, na solárním poli, je jasně vidět, proč se stejnosměrný proud prosazuje všude: „Se stejnosměrným proudem pracují nejen výrobci, ale také akumulátory energie a spotřebiče. Většina elektrických zařízení a výrobních jednotek pracuje se stejnosměrným proudem.“
Stejnosměrné nabíjecí stanice před budovou All Electric Society Factory
Odstraňte špičky zátěže
Deset nabíjecích míst najdete také před továrnou All Electric Society Factory. Jsou důležitými protagonisty ve světě stejnosměrného proudu. Tobias Lüke nás proto vede dolů na parkoviště, kde jsou seřazeny zdroje energie. „Prostřednictvím obousměrných nabíjecích stanic DC (DC = stejnosměrný proud) by firemní vozy mohly v budoucnu nejen nabíjet své trakční baterie, ale také z nich přímo a bez další transformace vracet energii zpět do systému,“ vysvětluje pan Lüke.
Při pohledu na jednu z nabíjecích stanic je patrné, že společnost Phoenix Contact je v otázce stejnosměrného proudu dobře připravena. „Přepěťová ochrana a přístrojová ochrana, stejnosměrné spínače a nabíjecí konektory DC – toky energie jsou optimálně řízeny našimi výkonovými moduly.“
Ale akumulátory vozidel nejsou zdaleka vše: Tobias Lüke ukazuje na nenápadný bílý kontejner: „Stabilní zásobování energií ze zdrojů obnovitelné energie vyžaduje dostatečně velké a spolehlivé úložiště, které vyrovná výkyvy,“ vysvětluje odborník na stejnosměrný proud.
„A díky těmto akumulátorům můžeme vyrovnávat špičky zatížení ve veřejné napájecí síti.“ Špičky zatížení vznikají například při spuštění velkých elektromotorů výrobních strojů. V takovém případě budete krátkodobě spotřebovávat více elektřiny, než jste sjednali s dodavatelem. A za to si účtuje vysokou cenu. „Díky vyrovnávání špiček zatížení pomocí našich baterií jsme dokázali snížit náklady na elektřinu až o 80 %.“
Rozvaděče pro stejnosměrnou síť
Přemýšlejte, řiďte a ovládejte
Tobias Lüke nás vede do technických katakomb budovy, dolů do sklepa, kde se nachází centrální nervový systém stejnosměrného napájení. Rozvaděč vedle rozvaděče. Integrují do systému nejen fotovoltaické zařízení, akumulátory a nabíjecí stanice. Zde se také přivádí elektřina z veřejné sítě nebo se do ní vracejí přebytky.
„Naše výkonové moduly mohou být provozovány bidirekcionálně, tedy v obou směrech,“ vysvětluje Lüke a otevírá rozvaděč, ve kterém jsou moduly uspořádány jako šuplíky. „Díky modulární konstrukci lze rozvaděče flexibilně osadit a výkon snadno škálovat podle potřeby.“
Stejnosměrný rozvaděč v továrně All Electric Society Factory
Šetření mědí a úspora elektřiny
Jedno otočení a rozvaděč se otevírá. Hodně červené a bílé v harmonickém souznění – plus a minus ve stejnosměrné síti. Další věc, která okamžitě upoutá pozornost: Vedení a další komponenty jsou výrazně menší než u konvenčních rozvaděčů – další výhoda této technologie: „Stejnosměrné sítě vyžadují pro přenos proudu méně mědi. Tímto způsobem lze ušetřit až 55 % této nákladné suroviny,“ uvádí Lüke. Do řídícího centra také směřují bílé a červené kabely z fotovoltaického zařízení. Prostřednictvím měničů DC/DC s celkovým výkonem 120 kW napájejí tzv. stejnosměrnou sběrnici.
Z hlavního rozvaděče nízkého napětí je stejnosměrný proud rozveden do výrobních prostor. Zde osvětlení pracuje přímo s energií ze stejnosměrné sítě. Dvě odbočky vedou k připojení výrobních strojů. „Ve stejnosměrné síti můžeme využít brzdnou energii robotů a pohonů a přímo ji vrátit zpět do systému,“ vysvětluje pan Lüke další důležitou výhodu stejnosměrného proudu. „Pouze díky této rekuperaci lze v závislosti na aplikaci dosáhnout zvýšení účinnosti až o 20 %.“
Pokud i přes všechny spotřebiče a akumulátory zůstává v síti stejnosměrného proudu přebytečná energie, obousměrné měniče AC/DC ji v souladu s požadavky sítě vracejí do veřejné střídavé elektrické sítě.
Výkonový spínač CONTRACTON ELR HDC
Nabývá konkrétní podobu
Všude tam, kde je třeba bezpečně spínat stejnosměrnou zátěž v továrně All Electric Society Factory, se používá výkonový sínač ELR HDC. Kombinuje funkce ochrany, spínání, monitorování, předběžného nabíjení a síťové funkce. Speciální elektroměry stejnosměrného proudu zaznamenávají toky energie. A k připojení stejnosměrných přípojek se používá stejnosměrný konektor ArcZero. Umožňuje připojení a odpojení pod zátěží bez vzniku elektrického oblouku.
Řízení zatížení a nadřazená správa sítě DC zajišťuje softwarová platforma PLCnext Engineer. Spojuje jednotlivé oblasti do uceleného systému. Řídicí jednotka navíc integruje do systému energetického managementu budovy údaje, jako jsou náklady na elektřinu na energetických burzách, předpovědi počasí a aktuální data z měřicí stanice na střeše.
Tobias Lüke, odborník na stejnosměrné sítě
Nejen slova
Továrna All Electric Society Factory v Blombergu má v odvětví již renomé daleko za hranicemi země. Nejen slova, ale i činy – stejnosměrný proud funguje již dnes, jak dokládá výroba navržená pro stejnosměrný proud a její energetická bilance každý den.
„Toto zařízení je však výslovně určeno také pro zkušební účely a provozní testy,“ dodává Tobias Lüke. Celkově tvůrci tohoto pilotního projektu doufají v další úspory a zvýšení efektivity. Plánuje se mimo jiné výstavba malé větrné elektrárny, elektrolyzér na výrobu vodíku a palivové články, které budou vyrábět elektřinu z uskladněného vodíku.
Společnost Phoenix Contact se již dlouho věnuje výzkumu a zavádění technologie stejnosměrného proudu a je zakládajícím členem Open Direct Current Alliance (ODCA). Když začalo projektování budovy, na trhu nebyly k dispozici téměř žádné komponenty a standardy pro použití technologie stejnosměrného proudu. Dnes je to jiné, zdůrazňuje Tobias Lüke: „Díky dostupným komponentům, pokroku v oblasti regulace, rostoucí odbornosti a spolupráci s kompetentními partnery se tento krok vyplatí i pro jiné společnosti.“
V Blombergu se setmělo. Jsme na konci prohlídky a Tobias Lüke zavírá bránu snad jedné z nejinovativnějších továren v Evropě.
Shrnutí
Stejnosměrný proud nás již dlouho obklopuje ve všech koutch našeho každodenního života. Při komplexním pohledu na tuto energii se však skrývá skutečný poklad v podobě potenciálu úspor. Továrna All Electric Society Factory se rozhodla tento poklad využít. A to nejen jednou, ale jako vzor pro mnoho dalších průmyslových a výrobních budov.
Zavedení stejnosměrných systémů do výrobní logistiky a průmyslu skýtá velký potenciál pro úspory energie, zejména u dynamických zátěží, jako jsou například roboty používané ve výrobě: Špičkový výkon lze zvýšit až o 85 % a energetickou účinnost až o 20 %.
Důsledným zavedením tohoto opatření strašák drahé elektřiny pro průmysl rychle ztrácí na síle. Budova jako zdroj energie a její zásobárna – a to dnes, s existující technologií a v náročném výrobním prostředí.
Spojte se s našimi odborníky
Další příspěvky
Stejnosměrný proud s nadšením
Místní stejnosměrné sítě mohou ušetřit až 20 % energie, umožňují přímou skladovatelnost vyrobené elektřiny a snižují množství zdrojů potřebných k jejich výstavbě.
Stejnosměrné sítě pro propojení odvětví
Elektromobilita, solární systémy a akumulátory přinášejí revoluci do průmyslu.