El salto a la realidad Simplemente, hágalo. En Blomberg se ha construido una nave industrial en la que la producción puede ser más eficiente desde el punto de vista energético y sostenible gracias a una sofisticada red eléctrica DC. Una mirada entre bastidores revela cómo funciona en la práctica la corriente continua.
2760 paneles solares en un tejado de 11 000 m²
La All Electric Society Factory
La tarde se presenta soleada en Blomberg. Largas hileras de paneles solares ondulan sobre el tejado de 11 000 m² como un mar de cristal. Cuando la luz solar incide en el material semiconductor, fluye la corriente. Excepto por el tamaño de la instalación, se trata de una imagen completamente normal en muchos tejados alemanes.
Pero este edificio es diferente: mientras que en otros lugares los inversores se encargan de que la corriente continua de la instalación solar se convierta en corriente alterna, aquí se inyecta directamente a una red eléctrica DC local. «Una red eléctrica DC optimiza toda la cadena energética de generación, distribución, almacenamiento y consumo», explica Tobias Lüke, experto en redes eléctrica DC de Phoenix Contact.
Al experto le gusta empezar su visita al edificio por el tejado. Aquí, en el huerto solar, queda claro por qué la corriente continua está en auge en todas partes: "No solo los generadores funcionan con corriente continua, sino también los acumuladores de energía y los consumidores. La mayoría de los equipos eléctricos y las unidades de producción funcionan con corriente continua".
Estaciones de recarga DC frente a la All Electric Society Factory
Compensando los picos de carga
También hay diez puntos de recarga frente a la All Electric Society Factory. Son actores importantes en el cosmos de la corriente continua. Por ello, Tobias Lüke nos guía hasta el aparcamiento, donde se alinean los dispensadores de energía. "En el futuro, los coches de empresa no solo podrían cargar sus baterías de accionamiento a través de estaciones de recarga DC bidireccionales (CC = corriente continua), sino también realimentar energía directamente al sistema desde estos sin tener que volver a convertirla", explica Lüke.
Un vistazo al interior de una de las estaciones de recarga muestra que Phoenix Contact está bien posicionada en el tema de la corriente continua. "Protección contra sobretensiones y de equipos, interruptores de protección DC y conectores de carga DC – los módulos de potencia controlan de forma óptima los flujos de energía".
Pero las baterías de los vehículos no lo son todo: Tobias Lüke señala un discreto contenedor blanco: "Un suministro de energía estable basado en energías renovables requiere acumuladores suficientemente grandes y fiables para compensar las fluctuaciones", explica el experto en corriente continua.
"Y podemos utilizar estos acumuladores para equilibrar los picos de carga en comparación con la red de suministro público". Los picos de carga se producen, por ejemplo, cuando arrancan los grandes motores eléctricos de las máquinas de producción. En este caso, consumen brevemente más corriente de la acordada con el proveedor. Y la pagan cara. "Al amortiguar los picos de carga con nuestras baterías, pudimos reducir los costes de electricidad hasta un 80 %".
Armarios de control para la red eléctrica DC
Pensar, dirigir y controlar
Tobias Lüke nos adentra en las catacumbas técnicas del edificio, al sótano donde se encuentra el sistema nervioso central de la fuente de alimentación de corriente continua. Aquí vemos un armario de control tras otro. Estos no solo integran la instalación fotovoltaica, el acumulador de baterías y las estaciones de recarga en un sistema. Aquí también se alimenta la electricidad de la red pública, o se devuelve el excedente.
"Nuestros módulos de potencia pueden funcionar de forma bidireccional, es decir, en ambos sentidos", explica Lüke mientras abre un armario de control en el que se ven los módulos alineados como cajones. "Gracias a su diseño modular, los armarios de control pueden equiparse con gran flexibilidad y la potencia puede escalarse muy fácilmente en función de las necesidades".
Armario de control DC en la All Electric Society Factory
Menos cobre y más ahorro de energía
Un giro y el armario de control ya está abierto. Mucho rojo y blanco en íntima convivencia – el positivo y el negativo de la red eléctrica DC. Lo que también se nota de inmediato es que los cables y demás componentes son mucho más pequeños que en las distribuciones convencionales – otra ventaja de esta tecnología: "Las redes eléctricas DC necesitan menos cobre para transmitir la energía. Esto permite ahorrar hasta un 55 % de esta costosa materia prima", afirma Lüke. Los strings blancos y rojos de la instalación fotovoltaica también vienen a parar aquí, a la central de conmutación. Alimentan el denominado bus DC mediante convertidores DC/DC con una potencia total de 120 kW.
La corriente continua se distribuye desde la distribución principal de baja tensión hasta la zona de producción. Aquí, la iluminación funciona directamente con la energía de la red DC. Dos ramificaciones conducen a continuación a las máquinas de producción. "En la red eléctrica DC podemos aprovechar la energía de frenado de los robots y accionamientos y devolverla directamente al sistema", explica Lüke sobre otra ventaja importante de la corriente continua. "Dependiendo de la aplicación, esta recuperación puede aumentar por sí sola la eficiencia hasta un 20 %".
Si, a pesar de todos los consumidores y acumuladores, sigue habiendo excedente de energía en la red eléctrica DC, los convertidores AC/DC bidireccionales la devuelven a la red de corriente alterna pública de acuerdo con las condiciones de la red.
Interruptor de protección CONTRACTON ELR HDC
El concepto se vuelve tangible
Siempre que es necesario conmutar cargas DC de forma segura en la All Electric Society Factory, también se utiliza el interruptor de protección, el ELR HDC. Este combina las funciones de protección, conmutación, monitorización, precarga y capacidad de red. Los contadores de energía DC especiales registran los flujos de energía. Y el conector de corriente continua ArcZero se utiliza para conectar las conexiones DC. Este permite conectar y desconectar bajo carga sin que se generen arcos eléctricos.
La gestión de consumo y la gestión de redes DC de nivel superior se lleva a cabo mediante la plataforma de software PLCnext Engineer. Esta combina las áreas individuales en un sistema integral. El sistema de control también integra en la gestión de la energía del edificio datos como el coste de la electricidad en las centrales eléctricas, las previsiones meteorológicas y los datos actualizados diariamente de la estación de medición ubicada en la azotea.
Tobias Lüke, experto en redes eléctricas DC
Más que palabras
La All Electric Society Factory de Blomberg ya se ha hecho un nombre en la industria más allá de las fronteras del país. Más que palabras, también acciones – la corriente continua ya funciona aquí y ahora, como lo demuestra cada día la producción diseñada para corriente continua con su balance energético.
Pero "esta instalación también está expresamente diseñada con fines experimentales y para realizar pruebas operativas", añade Tobias Lüke. En general, los autores de este proyecto piloto esperan ahorrar más y aumentar la eficiencia. Los planes incluyen, entre otros, la construcción de una pequeña central eólica, un electrolizador para la producción de hidrógeno y celdas de combustible, que a su vez generan electricidad a partir del hidrógeno almacenado.
Phoenix Contact lleva mucho tiempo investigando y consolidando la tecnología de corriente continua y es miembro fundador de la Open Direct Current Alliance (ODCA). Cuando comenzó la planificación del edificio, apenas existían en el mercado componentes y normas para el uso de la tecnología DC. Hoy en día, las cosas son diferentes, subraya Tobias Lüke: "Con los componentes disponibles, los avances normativos, el aumento de los conocimientos técnicos y la colaboración con socios competentes, a otras empresas también les merece la pena dar el paso".
Ya es de noche en Blomberg. Hemos llegado al final de la visita y Tobias Lüke cierra la puerta de una de las naves industriales más innovadoras de Europa.
Conclusión
Hace tiempo que la corriente continua nos rodea en todos los aspectos de nuestra vida cotidiana. Sin embargo, una visión integral de esta energía alberga un verdadero tesoro de potencial de ahorro. La All Electric Society Factory se ha propuesto desenterrar este tesoro. Y no solo como proyecto único, sino como modelo para muchos otros edificios industriales y de fabricación.
La introducción de sistemas de corriente continua en la logística de producción y la industria alberga un gran potencial de ahorro energético, especialmente para cargas dinámicas como los robots utilizados en la producción: los picos de carga pueden reducirse hasta un 85 % y la eficiencia energética puede aumentarse hasta el 20 %.
Aplicado con coherencia, la electricidad industrial cara deja de ser una pesadilla rápidamente. El edificio como fuente de energía y de almacenamiento: actualmente, con la tecnología existente y en el duro entorno de producción.
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