Forbindelse mellem fabrik og bygning: En central energistyring skaber bæredygtige synergieffekter Bygningsmanagementsystemet Emalytics Automation harmoniserer dataformater og forbinder sektorer med hinanden på en intelligent måde.

Resumé

Ved at forbinde fabriksautomatisering og bygningsteknologi er det muligt at opnå energieffektiv pilotkontrol af produktionen. Data fungerer her som grundlag for omfattende automatisering og netværk. Digitalisering er nødvendig, for at alle sektorer kan tale samme sprog. Datagrænseflader og harmoniserede dataformater muliggør standardiseret kommunikation mellem traditionel bygningsteknik og produktionsmaskiner. Det er den eneste måde at identificere interaktioner på, så man kan optimere hele organismen i de næste trin.

Emalytics Automation varetager denne rolle hos Phoenix Contact. Denne løsning er udviklet som et bygningsmanagementsystem og kan bruges til at forbedre energieffektiviteten på hele produktionssteder. Med det formål at gøre data fra alle brancher brugbare for Emalytics, bringer managementsystemet dem ind i et standardiseret format og gemmer dem i Phoenix Contact-skyen.

Energioptimering af hele lokationer

Producere, distribuere og forbruge energi: Denne treenighed i et helhedsorienteret netværksbaseret energisystem leverer energi præcis der, hvor der er brug for den, på det rigtige tidspunkt. Det kræver intelligent sektorkobling baseret på vedvarende elektrisk energi. Et sådant koncept danner grundlaget for the All Electric Societys fremtidsvision. Den helhedsorienterede tilgang med elektrificering, netværk og automatisering af energi-, industri-, infrastruktur- og mobilitetssektorerne fungerer ikke kun i stor skala, men også i mindre fabriksskala. Med komponenter og systemer til elektroteknik, elektronik og automatisering tilbyder Phoenix Contact løsninger, der skaber bæredygtige synergieffekter mellem produktion og bygningsautomatisering. Sidstnævnte har potentiale til at påtage sig rollen som en central energimanager i fremtiden. For at illustrere dette: Hvis der f.eks. er planlagt en stor ordre, oplader bygningsstyringssystemet det interne batterilager, så det senere kan udjævne de forventede spidsbelastninger i produktionen. For at gøre dette er det nødvendigt at vide, hvor meget energi der bruges pr. produktionsenhed.

Tidsmæssig afkobling af energiforsyning og -efterspørgsel gennem energilagring

Hvis fordeling og lagring af egenproduceret energi er en af kerneidéerne i sektorkobling, er den tidlige buffering af energi, der traditionelt produceres af energiforsyningsselskaberne, en oplagt tilbagefaldsstrategi. Målrettet indkøb af billig elektricitet, sammenkobling af ejendomme med energilagre og effektiv styring af spidsbelastninger sikrer høj tilgængelighed til acceptable omkostninger. På den måde kan store energibehov – f.eks. i forbindelse med høj udnyttelse af produktionskapaciteten eller sæsonbetingede, betydelige opvarmnings- eller kølebehov – imødekommes med økonomiske kWh-priser. Elektricitet bør derfor købes, når det kan forudses, at den egenproducerede energi ikke vil være tilstrækkelig, og konventionel energi er tilgængelig til gunstige priser. Dette er en tidsmæssig afkobling af udbud og efterspørgsel.

En sådan tidsmæssig afkobling kan også anvendes på vedvarende generatorer – f.eks. vindkraft- og solcelleanlæg. Kombinationen med et energilager skaber mulighed for at forbruge den overskydende energi i løbet af dagen om natten. Anlæg, der overholder loven om vedvarende energi kan også forblive tilsluttet strømnettet, hvis der ikke er brug for den energi, de producerer. Staten sparer til gengæld udgifter til kompensation. I 2022 betalte den tyske regering omkring 800 mio. euro i kompensation for anlæg, der måtte tages af nettet på grund af overbelastede net eller manglende energiforbrug. Det kan være tilfældet på blæsende og solrige dage, hvor der ikke er det store behov for opvarmning eller køling. I den faktiske implementering sker kombinationen af vind-/solpark og lagringssystem i bedste fald ved det fælles nettilslutningspunkt. Dette skaber en reserveenhed, der kan levere primær kontrolstrøm på grund af dens energilager. Det betyder, at ældre vindmølleparker også kan deltage i markedet for den primære kontrolstrøm.

Intelligent digitalisering af lokale transformerstationer

Hvis de energetiske interaktioner i en selvstændig fabrik fungerer, bliver det ikke desto mindre klart, at et mikrokosmos ikke kan adskilles fra et overordnet makrokosmos. Det skyldes, at de små og store sektorer er tæt forbundne. Hvis energiforsyningen til en produktionsvirksomhed skal sikres, skal der også tages hensyn til kravene fra de mange decentrale netdeltagere. Udbredelsen af vedvarende energi stiller stadig større krav til strømnettene og især de lokale netstationer. Som allerede nævnt fungerer decentrale produktionsanlæg – såsom vindenergianlæg eller solcelleparker – uregelmæssigt og belaster derfor høj- og mellemspændingsnettene med svingende udbyttebelastninger. Netværket skal derfor blive smartere og genkende kritiske netværkspunkter på et tidligt tidspunkt.

Phoenix Contact tilbyder også løsninger inden for dette område til intelligent digitalisering af lokale netværksstationer og sikrer dermed gennemsigtighed og overblik over alle stationer på afstand. De registrerede måleværdier bruges til automatisk at justere spændingsniveauerne, så svingninger i nettet elimineres, og fejl udbedres hurtigere. Den automatiske udligning af spændingsudsving sikrer en pålidelig energiforsyning til både fremstillingsindustrien og befolkningen.

Disse få eksempler viser potentialet i sektorkobling på vejen mod the All Electric Society. Det er også klart, at de komplekse sammenhænge kun kan løses med yderligere digitalisering og målrettet brug af sensorteknologi til registrering af måledata. I produktionen skal eksterne hændelser integreres i automatiseringen. Det kan f.eks. være oplysninger fra produktionsstyring, økonomiske data fra energimarkedet eller den forventede udnyttelse af bygninger og maskiner. Disse data flyder direkte ud af bygningsmanagementsystemet Emalytics. IIoT-frameworket fungerer som hjertet i løsningen. Efter normaliseringen er de registrerede informationspunkter tilgængelige for hele netværket som en serverbaseret database – uanset hvem der har adgang til eller er forbundet til netværket. Det kan derfor være en maskine såvel som et solcelleanlæg, en pumpe eller et ventilationssystem. Emalytics bidrager dermed til at optimere netværket på lang sigt.

Konklusion

Den klassiske byggeteknik fra de seneste årtier kan meget mere i dag, især når det gælder sektorkobling. Med Emalytics satser Phoenix Contact på en løsning, der gør det muligt at koble forskellige anvendelsesområder sammen – ladestationer med energistyring, ventilation og belysning med facility management eller energilagring med produktion. Fordelen ved denne kobling er, at hele bygninger og endda hele områder kan optimeres med hensyn til energieffektivitet. Forbedringerne her spænder fra egenudnyttelse af solenergi til generelle energibesparelser, forebyggende vedligeholdelse og styring af spidsbelastninger.