Acoplamiento de la fábrica y el edificio: un gestor energético central crea efectos sinérgicos sostenibles El sistema de gestión de edificios Emalytics Automation armoniza los formatos de datos e interconecta los sectores entre sí de forma inteligente.

Resumen

El acoplamiento de los sectores de la automatización industrial y la tecnología de edificios permite lograr un control previo de la producción eficiente desde el punto de vista energético. En este caso, los datos sirven de base para una automatización y una interconexión completas. La digitalización es necesaria para que todos los sectores hablen el mismo idioma. Las interfaces de datos y los formatos de datos armonizados permiten una comunicación unificada entre la tecnología de edificios tradicional y las máquinas de producción. Solo así es posible identificar las interacciones para optimizar todo el organismo en etapas posteriores.

Emalytics Automation asume este rol en Phoenix Contact. Desarrollada como sistema de gestión de edificios, esta solución puede utilizarse para mejorar la eficiencia energética de centros de producción enteros. Para que Emalytics pueda utilizar los datos de todos los comercios, el sistema de gestión los estandariza y almacena en la nube Phoenix Contact.

Optimización energética de ubicaciones enteras

Generar, distribuir y consumir energía: esta tríada de un sistema energético interconectado de forma holística proporciona energía exactamente donde se necesita en el momento adecuado. Esto requiere un acoplamiento de sectores inteligente basado en la energía eléctrica generada de forma renovable. Este concepto constituye la base de la visión de futuro de la All Electric Society. El enfoque integral de la electrificación, interconexión y automatización de los sectores de la energía, la industria, las infraestructuras y la movilidad no solo funciona a gran escala, sino también a pequeña escala en las fábricas. Con componentes y sistemas de la electrotecnia, electrónica y automatización, Phoenix Contact ofrece soluciones que crean efectos de sinergia sostenibles entre la producción y la automatización de edificios. Esta última tiene potencial para asumir en el futuro el papel de gestor energético central. A modo de ejemplo: si, por ejemplo, se programa un pedido grande, el sistema de gestión del edificio carga el acumulador de baterías interno para que luego pueda suavizar los picos de carga previstos en la producción. Para ello, es necesario saber cuánta energía se utiliza por unidad de producción.

Desacoplamiento temporal de la oferta y la demanda de energía mediante acumuladores de energía

Si la distribución y el almacenamiento de la energía autogenerada es una de las ideas centrales del acoplamiento de sectores, el almacenamiento intermedio anticipado de la energía generada convencionalmente por las empresas de suministro energético es una estrategia alternativa. La compra selectiva de electricidad barata, el acoplamiento de los bienes inmuebles con acumuladores de energía y una gestión de picos de carga eficaz garantizan una alta disponibilidad a costes aceptables. De este modo, las grandes necesidades energéticas —por ejemplo, en el contexto de una elevada utilización de la capacidad de producción o de necesidades estacionales importantes de calefacción o refrigeración— pueden satisfacerse con precios económicos del kWh. Por lo tanto, debería comprarse electricidad cuando sea previsible que la energía autogenerada no sea suficiente y se disponga de energía convencional a precios favorables. En este caso, se trata de un desacoplamiento temporal de la demanda y la oferta.

Este desacoplamiento temporal también puede aplicarse a los generadores renovables, es decir, la energía eólica y las instalaciones fotovoltaicas. La combinación con un acumulador de energía permite consumir por la noche la energía sobrante durante el día. Así, las instalaciones EEG (legislación de energías renovables) también pueden permanecer conectadas a la red si la energía que generan no es necesaria. A su vez, el Estado ahorra costes en el pago de compensaciones. En 2022, el Gobierno federal pagó alrededor de 800 millones de euros en indemnizaciones por las instalaciones de la legislación de energías renovables que tuvieron que ser retiradas de la red debido a la sobrecarga de las redes o a la falta de consumo de energía. Este puede ser el caso en días ventosos y soleados, cuando hay poca necesidad de calefacción o refrigeración. En la aplicación real, la combinación de parque eólico/solar y acumulador tiene lugar, en el mejor de los casos, en el punto de conexión a la red común. Esto crea una unidad de reserva que puede proporcionar potencia de regulación primaria gracias a su acumulador de energía. Esto significa que los parques eólicos más antiguos también pueden participar en el mercado de la potencia de regulación primaria.

Digitalización inteligente de estaciones de red local

Si las interacciones energéticas dentro de una fábrica autónoma funcionan, queda claro que un microcosmos no puede separarse de un macrocosmos superior. Esto se debe a que los sectores tanto a pequeña escala como a gran escala están estrechamente interrelacionados. Si se quiere garantizar el suministro de energía de una empresa manufacturera, también hay que tener en cuenta las necesidades de los numerosos participantes descentralizados de la red. La expansión de las energías renovables plantea retos cada vez mayores a las redes eléctricas y, en particular, a las estaciones de red local. Como ya hemos indicado, las instalaciones de generación descentralizadas, como aerogeneradores o parques solares, funcionan de forma irregular y, por tanto, sobrecargan las redes de alta y media tensión con cargas de rendimiento fluctuante. Por tanto, la red debe ser más inteligente y reconocer los puntos críticos de la red en una fase temprana.

Phoenix Contact también ofrece soluciones en este ámbito para digitalizar de forma inteligente las estaciones de red local y garantizar así la transparencia y la visión general de todas las estaciones a distancia. Los valores medidos registrados se utilizan para ajustar automáticamente los niveles de tensión, de modo que se eliminan las fluctuaciones de la red y se rectifican las averías con mayor rapidez. La compensación automática de las fluctuaciones de tensión garantiza un suministro de energía fiable tanto para la industria manufacturera como para la población.

Estos pocos ejemplos muestran el potencial del acoplamiento de sectores en el camino hacia una All Electric Society. También está claro que las complejas interrelaciones solo pueden abordarse con una mayor digitalización y el uso específico de la tecnología de sensores para registrar los datos de medición. Dentro de la producción, los eventos externos deben integrarse en la automatización. Esto incluye, por ejemplo, información procedente del control de la producción, datos económicos del mercado energético o la utilización prevista de edificios y máquinas. Estos datos fluyen directamente desde el sistema de gestión de edificios Emalytics. El marco IIoT actúa como corazón de la solución. Tras la normalización, los puntos de información registrados están a disposición de toda la red como base de datos basada en un servidor, independientemente de quién acceda a la red o esté conectado a ella. Por tanto, puede ser tanto una máquina como una instalación fotovoltaica, una bomba o un sistema de ventilación. Emalytics contribuye así a optimizar la red a largo plazo.

Conclusión

La tecnología de edificios clásica de las últimas décadas puede hacer mucho más hoy en día, sobre todo en lo que se refiere al acoplamiento de sectores. Con Emalytics, Phoenix Contact apuesta por una solución que permite acoplar entre sí diferentes ámbitos de aplicación: las estaciones de recarga con la gestión de la energía, la ventilación y la iluminación con el Facility Management o el acumulador de energía con la producción. La ventaja de este acoplamiento es que es posible optimizar la eficiencia energética de edificios enteros e incluso de ubicaciones enteras. Las mejoras van desde el autoaprovechamiento de la energía solar al ahorro energético general, pasando por el mantenimiento predictivo y la gestión de picos de carga.