Tecnologías clave de la All Electric Society

En el contexto de la digitalización industrial, también conocida como Manufacturing-X, el shell de administración de activos (Asset Administration Shell) puede describirse como el gemelo digital de un dispositivo dentro de un todo.

La esencia central del AAS es proporcionar una sala de datos de forma normalizada. Esta normalización crea la base para el intercambio de datos entre fabricantes con distintos componentes o sistemas. Sin embargo, el AAS no solo contiene interfaces, sino que también puede utilizarse para índices de CO₂. Dado que el gemelo digital proporciona todas las interfaces y propiedades de forma normalizada, se abren nuevas formas de unión, sobre todo en el acoplamiento de sectores, especialmente en lo que respecta a las cadenas de valor de extremo a extremo o los sistemas interconectados.

Hace tiempo que los piratas informáticos dejaron de centrarse únicamente en el mundo IT. La Operation Technology o tecnología operativa, abreviado OT, también está en el punto de mira. Sin embargo, dado que los sistemas interconectados e inteligentes son necesarios para la All Electric Society, este desarrollo también es cada vez más relevante.

La seguridad industrial tiene la misión de proteger estas soluciones de forma integral. En el mejor de los casos, las soluciones de automatización ya vienen protegidas de fábrica contra los ciberataques. Entre ellos se encuentran, por ejemplo, los sistemas de control de la familia PLCnext Control de Phoenix Contact, que están certificados conforme a los requisitos de seguridad de TÜV. Al fin y al cabo, todo lo que ya se ha probado facilita y acelera la seguridad de un sistema global, lo que incluye también una estrecha colaboración con los clientes a nivel de aplicación.

La gestión de la alimentación es una tecnología clave para redes eléctricas aptas para el futuro y el acoplamiento de sectores asociado, porque ayuda a equilibrar los volátiles volúmenes de consumo de electricidad. Permite la integración segura en la red eléctrica de sistemas de generación de energía descentralizados, como instalaciones fotovoltaicas, plantas de cogeneración o parques eólicos.

El objetivo es inyectar la electricidad generada en la red de tal manera que esta no se sobrecargue ni se vuelva inestable. Los operadores de la red proporcionan especificaciones claras para la utilización de la frecuencia y la tensión de la red, así como de la potencia activa y reactiva. El controlador de alimentación de Phoenix Contact ayuda a superar los retos de la alimentación regulada. Al controlar con precisión la potencia de alimentación, no solo permite integrar eficazmente las fuentes de energía renovables, sino también acoplar con éxito los sectores.

La energía eólica y solar dependen de las condiciones meteorológicas. Por tanto, para un suministro de energía continuo e independiente de las fluctuaciones naturales se necesitan acumuladores de energía. Optimizan la gestión de la energía almacenando el excedente en momentos de baja demanda y liberándolo en horas punta. Esto reduce la necesidad de centrales convencionales de carga máxima, lo que contribuye a estabilizar la red eléctrica.

Los acumuladores de energía facilitan la transición a un sistema energético renovable, promueven la expansión de infraestructuras sostenibles y contribuyen a la reducción de las emisiones de CO₂. Hay muchas formas de almacenar física o químicamente la energía disponible que solo se necesitará más adelante. Tanto si se trata de acumuladores de baterías, centrales de almacenamiento o condensadores, los acumuladores de energía son cruciales para un futuro sostenible y electrificado.

El aumento de la generación de energía descentralizada a partir de instalaciones solares, parques eólicos y otras fuentes está poniendo a prueba la infraestructura de las redes eléctricas. Para garantizar una distribución de energía flexible y sostenible, las redes eléctricas deben ampliarse y digitalizarse de forma rentable, ya que el control preciso de los flujos de energía evita los cuellos de botella y es, por tanto, la clave de la All Electric Society. El análisis de los datos de consumo y generación garantiza una ampliación rentable de las infraestructuras y una distribución de energía sostenible.

Ya sea AC o DC, en general cualquier conversión de electricidad de una forma de energía a otra es un negocio deficitario. Esta afirmación es especialmente importante en la All Electric Society, donde las fronteras entre productores y consumidores son cada vez más difusas.

Para limitar las pérdidas de conversión, utilizamos redes de corriente continua para el acoplamiento de sectores. Las ventajas son una notable mejora de la eficacia, el aumento de los niveles de eficiencia y la simplificación de la instalación. Esto facilita la integración de fuentes de energía renovables, por ejemplo, porque se eliminan en gran medida los rectificadores. Otra ventaja de las redes de corriente continua: la energía de frenado puede recuperarse más fácilmente cuando los motores eléctricos se convierten en generadores durante el frenado.

Los datos crean transparencia. Pueden utilizarse para obtener información que revele las interacciones dentro de subprocesos interrelacionados. Intercambiarlos requiere comunicación, y la tecnología de automatización en particular está experimentando un cambio estructural: las tecnologías de comunicación de amplias aplicaciones públicas se abren paso cada vez más en las naves de producción. Un ejemplo de ello es el Time-Sensitive Networking (TSN), un segundo Single Pair Ethernet (SPE), desarrollado originalmente para conectar aplicaciones multimedia en vehículos.

En la All Electric Society, estas tecnologías mejoran la comunicación entre sectores acoplados, sin necesidad de chips desarrollados de forma específica. Las economías de escala derivadas del uso generalizado harán que la comunicación personalizada sea aún más fácil y asequible en el futuro.

La electrificación del transporte es un aspecto clave de la All Electric Society y ello requiere una infraestructura de recarga completa e inteligente. Se caracteriza por sistemas inteligentes de gestión de la carga, que son un requisito previo para el uso eficiente de los parques de carga.

Estos sistemas no solo permiten una carga rápida mediante High Power Charging (HPC), sino también la carga bidireccional en línea con el concepto Vehicle to Grid. Esto se debe a que los vehículos eléctricos no solo pueden absorber y almacenar energía, sino también inyectarla a la red cuando sea necesario. El control de carga inteligente de Phoenix Contact CHARX control es un buen ejemplo de la alimentación de energía a la red según prioridades, contribuyendo así a estabilizar la red eléctrica y a integrar las energías renovables.

La limitación de picos de carga (Peak Shaving) y el desplazamiento de la carga (Load Shifting) son los términos clave para una gestión de consumo eficaz. Ambos métodos evitan los costosos picos de carga en la red eléctrica. Con la limitación de picos de carga, los picos de carga se reducen mediante el uso selectivo de acumuladores de energía y una gestión de la energía sostenible. Con el desplazamiento de la carga, el objetivo es desplazar los picos de consumo energético a los momentos de baja demanda.

Para lograrlo, es importante hacerse una idea de los volúmenes de demanda previstos en una fase temprana, por ejemplo, con ayuda de una monitorización energética exhaustiva. La gestión de consumo fomenta la eficiencia del suministro de energía y contribuye al diseño de una infraestructura energética moderna para la All Electric Society.

Uno de los principales retos de la All Electric Society es conseguir que la electricidad renovable sea transportable y sostenible en todos los sectores y, por tanto, desacoplada en el tiempo.

Una vía: electrólisis de hidrógeno verde a partir de excedentes de energía eólica o solar. El hidrógeno no solo puede transportarse y almacenarse, sino que también sirve de base para sintetizar combustibles como el metanol o el amoníaco. El hidrógeno también es un elemento importante para la industria de procesos. En las acerías, el hidrógeno tiene lo necesario para sustituir al coque producido a partir de la hulla y, de este modo, descarbonizar eficazmente la producción de acero. Y cuando se utiliza como "combustible" para las celdas de combustible, la oxidación controlada del hidrógeno produce una gran cantidad de energía eléctrica y térmica. Ambos pueden utilizarse cuando se necesita energía.