Tasasähköverkot teollisuudessa Phoenix Contactin tulevaisuuteen suuntautunut tasasähköteknologia mahdollistaa kestävän ja uusiutuvan energian syötön, varastoinnin ja jakelun. Tutustu tasasähköratkaisuihimme turvallisia DC-mikroverkkosovelluksia varten.

Työntekijöitä tuotantohallissa ja kaavioesitys tasasähköverkosta

Innovatiivinen DC-tekniikka edistää ekologista kestävyyttä tässä ja nyt Ekologinen kestävyys on enemmän kuin muotisana: se on ollut tehtävämme aina.

Phoenix Contact ottaa sinut mukaan matkalle maailmaan, jossa käytetään uusiutuvasti tuotettua energiaa, joka varastoidaan ja jaetaan tehokkaasti. Siten sähköenergiaa on käytettävissä milloin ja missä tahansa. Siksi me Phoenix Contactilla panostamme konsepteihin ja ratkaisuihin tasavirtatekniikan turvallista käyttöä varten mikroverkoissa.

Kestävyys alkaa jo DC-tekniikan oikeanlaisesta käytöstä.

Christian Helmig, Vice President Field Device Connectors ja Martin Wetter, Executive Vice President Innovation - Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Phoenix Contactin varapääjohtajat: Martin Wetter ja Christian Helmig
Insinööri autotehtaan tuotantohallissa

Tasavirta – tulevaisuuden teollisuuden energiajärjestelmä? Tuotannosta ja varastoinnista syöttöön saakka

Nykypäivänä useimpiin laitteisiin syötetään jo tasavirtaa (DC, engl. Direct Current). Sekä latausasemia että teollisuusympäristön sähkökäyttöjä käytetään tasavirralla, jota tuotetaan vaihtovirrasta. Tästä syystä eri yritykset tutkivat DC-INDUSTRIE- ja DC-INDUSTRIE 2 -projekteissa kokonaisvaltaista, tasavirtaan perustuvaa Smart Grid -verkkoa.

Koneenrakennuksen työntekijöitä Phoenix Contactilla

Sen ideana on, että uusiutuvista energianlähteistä tuotettua tasavirtaa syötetään verkossa oleville kulutuslaitteille, esim. koneille, moottoreille tai hihnakuljettimille suoraan, ilman muuntohäviöitä.

DC-verkkoon verkottamisen ansiosta järjestelmän jarrutusenergia voidaan lisäksi palauttaa takaisin verkkoon sähkövirtana. Tuotettu ylimäärä kerätään energiavarastojärjestelmiin ja syötetään jälleen verkkoon tarvittaessa. Syöttöteho vähenee siten jopa 80 %. Lisäksi sekä huippukuormaa että julkisen sähköverkon kuormitusta voidaan vähentää.

DC-verkon edut

  • Energiatehokkuus kasvaa energian talteenoton, uusiutuvien energiamuotojen muuntamattoman käytön ja energiavarastojen ansiosta
  • Resurssien optimointi jopa 55 % vähäisemmän kuparin käytön, pienempien laitekustannusten ja vähäisemmän tilantarpeen avulla
  • Syöttöverkon häiriöiden aiheuttamien tuotantoseisokkien välttäminen
  • Perusta energiavirtojen älykkäälle ohjaukselle

Yleiskatsaus tasasähköverkosta teollisuudessa

Interaktiivinen kuvakartta: Kuvio teollisuuden tasavirtaverkosta ja asemista: aurinkoenergia, tuulivoima, akkuvarastot, Power to X, tuotanto ja toimisto
Aurinkoenergia
Aurinkopaneelijärjestelmät ovat tärkeitä uusiutuvan energian tuottajia. Ne tuottavat tasavirtaa, joten ne voidaan integroida tehokkaasti tasasähköverkkoon ilman vaihtovirtaan muuntamista. Neuvomme sinua mielellämme syötönhallintaan, aurinkopaneelisovellusten ja aurinkoenergian kattojärjestelmien ylijännitesuojaukseen liittyvissä asioissa.
Lisätietoja
Aurinkoenergia
Tuulienergia
Tuulivoimaloiden tuottama energia voidaan syöttää DC-välipiiristä tasavirtaverkkoon DC/DC-muuntimen avulla. Vaihtovirtaverkon kautta tapahtuva kytkentä ei ole enää tarpeen. Tästä voit lukea tuulivoimaloiden, modulaarisen tilanvalvonnan ja salamavirran mittauksen ratkaisuistamme.
Lisätietoja
Tuulienergia
Latausinfra
Sähköautojen latausasemien kaksisuuntainen yhteys tasavirtaverkkoon mahdollistaa ajoneuvojen akkujen lataamisen ja käytön myös lyhytaikaisena energiavarastona. DC-lataustekniikan valmistajana Phoenix Contact toimittaa komponentteja sähköautojen DC-latausasemien kehittämiseen ja rakentamiseen. Tutustu nyt DC-latauskaapeleihin, DC-latauskontrollereihin ja DC-tehoelektroniikkaan.
Lisätietoja
Latausinfra
Power to X
Aurinko- ja tuulivoimaloista saatavaa ylijäämää voidaan käyttää tehokkaasti elektrolyysin avulla polttoaineiden (power-to-fuel), vedyn ja metaanin (power-to-gas), ammoniakin ja metanolin (power-to-liquid) tai muiden kemikaalien tuotantoon. Näitä aineita puolestaan käytetään sähköenergian tuottamiseen, ja näin ne ottavat energiavaraston tehtävän. Energiavarastot varmistavat tasavirtaverkkojen vakauden. Elektrolyysi perustuu myös tasavirtaan, mikä tekee Power to X -järjestelmien integroimisesta tasavirtaverkkoon järkevää. Tutustu nyt elektrolyysin valvontaan, automaatioon ja digitalisaatioon tarkoitettuihin komponentteihin.
Lisätietoja
Power to X
Toimisto ja valaistus
Monet toimiston viestintälaitteet, kuten tietokoneet ja näytöt, sekä LED-valaistustekniikka vaativat sisäisesti tasajännitettä. Jotta nämä kulutuslaitteet voidaan liittää vaihtovirtaverkkoon, tarvitaan tasasuuntaauksella ja tasavirtavälipiireillä varustettuja virtalähteitä. Jos nämä kulutuslaitteet kuitenkin integroidaan tasavirtaverkkoon, voidaan säästää huomattava osa virtalähteiden tulopiiristä. Tämä säästää komponentteja, painoa ja tilavuutta.
Toimisto ja valaistus
Robotit ja kuljetinhihnat
Tasavirtamoottoreita käytetään tasavirtaverkkojen käyttölaitteina. Aiemmin käytetyt vaihtovirtamoottorit voidaan kuitenkin myös integroida tehokkaasti tasavirtaverkkoon taajuusmuuttajien DC-välipiirin ansiosta. Tällä tavoin voidaan vähentää huippukuormitusta erityisesti tehokkaissa roboteissa ja kuljetinhihnoissa. Lisäksi jarrutusenergiaa voidaan ottaa tehokkaasti talteen tasavirtaverkossa rekuperaation avulla.
Robotit ja kuljetinhihnat
Energiavarastojärjestelmät
Akkuvarastoja käytetään tasavirtaverkoissa verkon tukemiseen. Ylijäämäenergia voidaan varastoida ja ottaa käyttöön tarvittaessa. Energiavarastojen integrointi vähentää myös huippukuormituksia esimerkiksi suurten koneiden käynnistyksen yhteydessä ja keventää julkisen sähköverkon kuormitusta. Esittelemme innovatiivisia ratkaisuja energian varastointiin.
Lisätietoja
Energiavarastojärjestelmät
Kytkentä vaihtovirtaverkkoon
Kaksisuuntainen yhteys vaihtovirtaverkkoon mahdollistaa sekä syöttämisen vaihtovirtaverkosta tasavirtaverkkoon että ylijäämäenergian takaisinsyötön tasavirtaverkosta yleiseen sähköverkkoon.
Kytkentä vaihtovirtaverkkoon
Verkonhallinta
Tehokas verkonhallinta mahdollistaa energiavirtojen älykkään ohjauksen. Pullonkaulat voidaan tunnistaa ja välttää analysoimalla tietoja. Tämä auttaa optimoimaan käytettävissä olevan energian käytön.
Verkonhallinta

UKK: Tasavirtatekniikka

Työntekijöitä aurinkoenergiajärjestelmän vieressä
Näkymä ylhäältä päin autojen tuotantohalliin
Työntekijä tabletilla, jolla näkyy energiatietoja
Muuntamo
Työntekijä työskentelee kytkentäkaapilla
Työntekijöitä aurinkoenergiajärjestelmän vieressä

Erityisesti teollisuussektori etsii sopivia ratkaisuja ilmastotavoitteiden toteuttamiseen. Ilmastonmuutoksen ollessa käynnissä maailma kamppailee lisääntyvien energiakustannusten, niukkojen resurssien ja kasvavan energiantarpeen parissa. Yksi ratkaisu on siirtyminen vaihtovirtaverkosta tehtaan tasasähköverkkoon. Uusiutuva energiantuotanto, energian varastointi ja energian talteenotto ovat ilmastosiirtymän avainsanoja, joita toteutetaan DC-mikroverkossa. Näin vähennetään energiankulutusta ja alennetaan kuormahuippuja (huippukuorman yläraja). Tämä vähentää ja tasapainottaa syöttöverkon kuormitusta. Tasasähköverkon toteutus teollisuudessa on ratkaisu kestävän kehityksen mukaisen tuotannon puolesta tulevaisuudessa.

Näkymä ylhäältä päin autojen tuotantohalliin

Tasavirtapohjaisessa mikroverkossa sähkövirtaa syntyy CO₂-neutraalisti tuotettavien uusiutuvien energiamuotojen tehokkaan integroinnin avulla. Sähkölaitteet käyttävät tätä energiaa tasasähköverkossa suoraan ilman muuntamista tasavirrasta vaihtovirtaan. Näin voidaan vähentää muuntohäviöitä, mikä vähentää energiankulutusta. Tätä varten on mahdollista käyttää koko iskuprosessien jarrutusenergiaa. Muutoin lämpönä hukkaan menevä energia syötetään nyt sähköenergiana takaisin DC-verkkoon. Energiavarastot keräävät ylimääräisen DC-virran myöhempää käyttöä varten.
Kestävän energiantuotannon, energian talteenoton ja energian varastoinnin yhdistelmä lisää tehtaan ekologista kestävyyttä.

Työntekijä tabletilla, jolla näkyy energiatietoja

Tasasähköverkon käyttö tuottaa energiankulutuksen säästön lisäksi myös mahdollisuuksia materiaalin ja tilan säästöön. Mitä tulee energiatehokkuuteen, DC-AC-muuntamisen puuttuminen laskee tavallisesti energiahäviöitä 2–4 %. Lisäksi sopivan energiavaraston käyttö vähentää syöttötehoa jopa 80 %. Koko jarrutusenergian käyttö mahdollistaa lisäksi 15–20 % suuremman energiansäästön sovelluksesta riippuen.

Kuparin käyttö tasavirtasovelluksessa voi vähentyä jopa 55 % tehon pysyessä samana. Tällä on suuri merkitys, kun resursseja on käytettävissä niukasti. Tasavirtalaitteet ovat lisäksi rakenteeltaan huomattavasti pienempiä kuin AC-laitteet. Vähäisempi materiaalin käyttö säästää vielä lisää tilaa.

Muuntamo

Tasavirran muuntaminen vaihtovirraksi tai tasajännitteen muuntaminen vaihtojännitteeksi aiheuttaa häviötä, sillä muuntamiseen tarvitaan energiaa. Tämän myötä energiankulutus lisääntyy, jolloin energiatehokkuus kärsii. Lisäksi tarvitaan DC-AC-muuntimia, jotka vaativat käyttökohteessa vastaavan tilan, joka säästyy, kun muuntaminen jää pois.

Tasavirran käyttö suoraan kulutuslaitteisiin korvaa tähänastisen DC-AC-DC-muuntamisen. Tämä parantaa energiatehokkuutta, sillä puhdas DC-verkko säästää energiaa tavallisesti 2–4 % AC-verkkoon verrattuna. Muut säästöt ovat mahdollisia käyttämällä jarrutusenergiaa ja tasavirran suoraa varastointia.

Työntekijä työskentelee kytkentäkaapilla

Tasasähkösovelluksissa valokaari voi vaurioittaa koskettimia ja kotelon osia ja pahimmassa tapauksessa aiheuttaa myös vaaran käyttäjille. Tämä seikka vaatii uutta näkökulmaa pistoliittimien kehittämisessä. Phoenix Contact on kehittänyt tutkimusprojekteissaan erilaisia tekniikoita DC-pistoliittimille. Pistoliittimien sammutustekniikoilla on aikaansaatu innovatiivisia ratkaisuja, jotka suojaavat käyttäjiä valokaaren aiheuttamilta vaaroilta.

ODCA:n logo

Luotamme tasasähköverkkoihin Phoenix Contact on osaava kumppani DC-verkkojen käyttöön teollisuudessa

Yhtenä 39 kumppanista teollisuuden ja tutkimuksen alalta myös me olimme osa talous- ja ilmastonsuojeluministeriön tukemaa ZVEI:n DC-INDUSTRIE 2 -tutkimusprojektia.
Phoenix Contact on luonnollisesti mukana myös sitä välittömästi seuraavassa ODCA-hankkeessa (Open Direct Current Alliance).

Christian Helmig, Vice President Field Device Connectors ja Martin Wetter, Executive Vice President Innovation Phoenix Contact GmbH & Co. KG:ltä tasasähkökeskuksen edessä

Ottaen huomioon välttämätön energiasiirtymä teollisessa tuotannossa ja siihen liittyvä uusiutuvien energiamuotojen maksimaalinen hyödyntäminen työryhmä on asettanut hankkeen tavoitteeksi tasavirran tehokkaan, turvallisen ja vakaan toimittamisen tuotantolaitoksiin.

Phoenix Contact osallistuu siihen kansallisten ja kansainvälisten toimikuntien ja työryhmien puitteissa ja tutkii intensiivisesti teollisuuden tasasähköverkkoja tehdasautomaatioympäristössä keskittyen tulevaisuuden vaatimukset huomioon ottavaan sähköasennukseen.

Yksi keskeisistä aiheista, joita Phoenix Contact pohtii, on esimerkiksi valokaarien estäminen DC-pistoliittimissä.

Työntekijöitä suunnittelemassa rakennusta, jossa on DC-verkko

Teoriasta käytäntöön

Phoenix Contact menee kuitenkin vielä pidemmälle, sillä tutkimus yksistään ei riitä. Sähköasennusalan innovaatiojohtajana ja asiantuntijana halusimme ottaa ensimmäisen askeleen, olla itse mukana, kerätä kokemuksia ja ratkaista ongelmia.
Tämän vuoksi kampuksellemme syntyi uusi Gebäude 60 -rakennus, jossa on oma tasavirtaverkko. Luonnollisesti käytämme tässä omia tuotteitamme ja kehitämme niiden puitteissa uusia tasavirtayhteensopivia komponentteja.

Tasavirta CO₂-neutraalin tuotannon edelläkävijänä
Gebäude 60 – malliesimerkki tasavirtaverkosta
Blombergin uudessa Gebäude 60:ssä on myös oma teollinen tasavirtaverkko, ja siinä hyödynnetään täysin uusiutuvien energiamuotojen mahdollisuuksia.
Tasavirtasovellus G60
Phoenix Contactin toimipaikka Blombergissa, Saksan Nordrhein-Westfalenissa