Hyppy todellisuuteen Tee se. Blombergiin on rakennettu tehdasrakennus, jossa tuotanto on energiatehokkaampaa ja kestävämpää kehittyneen tasavirtaverkon ansiosta. Katsaus kulissien taakse paljastaa, miten tasavirta toimii käytännössä.
2 760 aurinkopaneelia 11 000 m²:n kattopinta-alalla
All Electric Society
Aurinkoinen iltapäivä Blombergissa. Aurinkopaneelien pitkät rivit aaltoilevat 11 000 m²:n kattopinnalla kuin lasimeri. Kun auringonvalo osuu puolijohdemateriaaliin, sähkö virtaa. Järjestelmän kokoa lukuun ottamatta tämä on täysin normaali näky monilla saksalaisilla katoilla.
Tämä rakennus on kuitenkin erilainen: kun muualla invertterit varmistavat, että aurinkoenergiajärjestelmästä tuleva tasavirta muunnetaan vaihtovirraksi, täällä se virtaa suoraan paikalliseen tasavirtaverkkoon. "Tasavirtaverkko optimoi koko energiaketjun, joka koostuu tuotannosta, jakelusta, varastoinnista ja kulutuksesta", selittää Tobias Lüke, Phoenix Contactin tasavirtaverkkoasiantuntija.
Asiantuntija haluaa aloittaa kierroksensa rakennuksen katolta. Täällä aurinkokentällä käy selväksi, miksi tasavirta on yleistymässä kaikkialla: "Tasavirralla eivät toimi vain generaattorit, vaan myös energiavarastot ja kulutuslaitteet. Useimmat sähkölaitteet ja tuotantoyksiköt toimivat tasavirralla."
DC-latausasemat All Electric Society Factoryn edessä
Ota huiput pois kuormista
All Electric Society Factoryn edessä on myös kymmenen latauspistettä. Ne ovat tärkeitä toimijoita tasavirtamaailmassa. Tobias Lüke johdattaa meidät parkkipaikalle, jossa energialähteet ovat rivissä. "Tulevaisuudessa työsuhdeautot voisivat paitsi ladata ajovoima-akkujaan kaksisuuntaisten DC-latausasemien kautta (DC = tasavirta), myös syöttää energiaa suoraan takaisin järjestelmään ilman, että sitä tarvitsee muuntaa uudelleen", Lüke selittää.
Vilkaisu latausasemaan osoittaa, että Phoenix Contact on perehtynyt hyvin tasavirta-aiheeseen. "Ylijännite- ja laitesuojaus, DC-katkaisijat ja DC-latauspistokkeet – energiavirtoja ohjataan optimaalisesti tehomoduuleillamme."
Ajoneuvojen akut eivät kuitenkaan ole läheskään kaikki: Tobias Lüke viittaa huomaamattomaan valkoiseen säiliöön: "Uusiutuvaan energiaan perustuva vakaa energiahuolto edellyttää riittävän suuria ja luotettavia varastointijärjestelmiä, joilla voidaan kompensoida vaihteluita", DC-asiantuntija selittää.
"Voimme myös käyttää näitä varastointijärjestelmiä tasaamaan huippukuormitusta julkisen syöttöverkon suhteen." Huippukuormitusta syntyy esimerkiksi silloin, kun tuotantokoneiden suuret sähkömoottorit käynnistyvät. Tällöin kulutat hetkellisesti enemmän sähköä kuin toimittajan kanssa on sovittu. Ja tämä maksaa siitä kalliisti. "Puskuroimalla huippukuormitusta akuilla pystyimme vähentämään sähkökustannuksia jopa 80 prosenttia."
DC-verkon kytkentäkaapit
Ajattele, ohjaa ja valvo
Tobias Lüke johdattaa meidät rakennuksen teknisiin katakombeihin, alas kellariin, jossa sijaitsee tasavirtasyötön hermokeskus. Kytkentäkaappeja vierekkäin. Ne yhdistävät aurinkopaneelijärjestelmän, akkuvarastot ja latausasemia järjestelmään. Tänne syötetään myös sähköä julkisesta verkosta tai palautetaan ylijäämät.
"Tehomoduulejamme voidaan käyttää kaksisuuntaisesti eli molempiin suuntiin", Lüke selittää ja avaa kytkentäkaapin, jossa moduulit ovat rivissä kuin laatikot. "Modulaarisen rakenteen ansiosta kytkentäkaapit voidaan varustaa joustavasti, ja teho voidaan helposti skaalata tarpeen mukaan."
DC-kytkentäkaappi All Electric Society Factoryssa
Kuparin ja energian säästö
Yksi kierros ja kytkentäkaappi on auki. Paljon punaista ja valkoista sovussa keskenään – plus ja miinus DC-verkossa. Heti on myös nähtävissä, että kaapelit ja muut komponentit ovat huomattavasti pienempiä kuin perinteisissä jakelujärjestelmissä – tämä on toinen tämän tekniikan etu: "Tasavirtaverkot vaativat vähemmän kuparia sähkönsiirtoon. Tällä tavoin voidaan säästää jopa 55 prosenttia tästä kalliista raaka-aineesta", Lüke sanoo. Myös aurinkopaneelijärjestelmästä tulevat valkoiset ja punaiset johdot päätyvät tänne kytkentäkeskukseen. Ne syöttävät niin sanottua DC-väylää DC/DC-muuntimilla, joiden kokonaisteho on 120 kW.
Tasavirta jaetaan pienjännitepääjakokeskuksesta tuotantoalueelle. Tällöin valaistus toimii suoraan tasavirtaverkosta saatavalla energialla. Kaksi haaraa johtaa tuotantokoneiden liitäntään. "Tasavirtaverkossa voimme hyödyntää robottien ja käyttökoneistojen jarrutusenergiaa ja syöttää sen suoraan takaisin järjestelmään", Lüke selittää tasavirran seuraavaa tärkeää etua. "Sovelluksesta riippuen pelkästään tämä talteenotto ja uudelleenkäyttö voi lisätä tehokkuutta jopa 20 prosenttia."
Jos tasavirtaverkossa on vielä ylijäämäenergiaa kaikista kulutuslaitteista ja varastointiyksiköistä huolimatta, kaksisuuntaiset AC/DC-muuntimet syöttävät sen takaisin julkiseen vaihtovirtaverkkoon verkon vaatimusten mukaisesti.
CONTRACTON ELR HDC -katkaisijat
Siitä tulee konkreettista
ELR HDC -katkaisijaa käytetään kaikkialla, missä DC-kuormia on kytkettävä turvallisesti All Electric Society Factoryssa. Siinä yhdistyvät suojaus-, kytkentä-, valvonta-, esilataus- ja verkkotoiminnot. Erityiset DC-energiamittarit rekisteröivät energiavirrat. ArcZero-tasavirtapistoliitintä käytetään DC-liitäntöjen kytkemiseen. Se mahdollistaa valokaarivapaan liittämisen ja irrottamisen kuormituksen aikana.
Kuormanhallinta ja ylemmän tason DC-verkon hallinta hoidetaan PLCnext Engineer -ohjelmistoalustalla. Se yhdistää yksittäiset alueet kokonaisvaltaiseksi järjestelmäksi. Ohjausjärjestelmä integroi rakennuksen energianhallintajärjestelmään myös esimerkiksi sähköpörssien sähkökustannuksia, sääennusteita ja katolla sijaitsevan mittausaseman päivittäin päivitettyjä tietoja.
Tobias Lüke, tasavirtaverkkojen asiantuntija
Ei pelkästään puheita
Blombergissa sijaitsevalla All Electric Society Factorylla on alalla jo nyt maine, joka ulottuu kauas maan rajojen ulkopuolelle. Ei pelkkiä puheita, vaan myös toteutusta – tasavirta toimii jo tässä ja nyt, kuten tasavirralle suunniteltu tuotanto osoittaa päivittäin energiataseellaan.
Mutta "tämä järjestelmä on suunniteltu nimenomaan myös kokeellisiin tarkoituksiin ja operatiivisiin testeihin", Tobias Lüke lisää. Kaiken kaikkiaan tämän pilottihankkeen toteuttajat toivovat saavansa aikaan lisäsäästöjä ja tehokkuuden parantamista. Suunnitelmissa on rakentaa pieni tuulivoimala, elektrolyysilaite vedyn tuotantoa varten ja polttoainekennoja, jotka puolestaan tuottavat sähköä varastoidusta vedystä.
Phoenix Contact on jo pitkään ollut sitoutunut tutkimaan ja vakiinnuttamaan tasavirtateknologiaa, ja se on Open Direct Current Alliancen (ODCA) perustajajäsen. Kun rakennuksen suunnittelu alkoi, markkinoilla ei ollut juuri lainkaan komponentteja ja standardeja tasavirtatekniikan käyttöä varten. Nykyään asiat ovat toisin, Tobias Lüke painottaa: "Saatavilla olevien komponenttien, sääntelyn kehittymisen, lisääntyvän asiantuntemuksen ja pätevien kumppaneiden kanssa tehtävän yhteistyön ansiosta myös muiden yritysten kannattaa uskaltautua mukaan."
Blombergissa on tullut pimeää. Olemme kierroksen lopussa, ja Tobias Lüke sulkee portin yhteen Euroopan luultavasti innovatiivisimmista tehdasrakennuksista.
Yhteenveto
Tasavirta on jo pitkään ympäröinyt meitä jokapäiväisen elämämme joka kolkassa. Kokonaisvaltainen näkemys tästä energiasta tarjoaa kuitenkin todellista säästöpotentiaalia. All Electric Society Factory on ryhtynyt nostamaan tätä aarretta esiin. Eikä vain yhden rakennuksen osalta, vaan mallina monille muille teollisuus- ja tuotantorakennuksille.
Tasavirtajärjestelmien käyttöönotto tuotantologistiikassa ja teollisuudessa tarjoaa suuria mahdollisuuksia energiansäästöön erityisesti dynaamisissa kuormissa, kuten tuotannossa käytettävissä roboteissa: huipputehoa voidaan lisätä jopa 85 prosenttia ja energiatehokkuutta jopa 20 prosenttia.
Johdonmukaisesti toteutettuna säikähdys kalliista teollisuussähköstä haihtuu nopeasti. Rakennus energianlähteenä ja -varastona – tänään, nykyisellä tekniikalla ja kovassa tuotantoympäristössä.
Ota yhteyttä asiantuntijoihimme
Muita tietoja
Tasavirtaa intohimolla
Paikallisilla tasavirtaverkoilla voidaan säästää jopa 20 prosenttia energiaa, tehdä tuotetusta sähköstä suoraan varastoitavaa ja vähentää niiden rakentamiseen tarvittavien resurssien määrää.
Tasavirtaverkot sektorikytkentää varten
Sähköinen liikenne, aurinkoenergiajärjestelmät ja akkuvarastot mullistavat alan.