Couplage de l'usine et du bâtiment : un gestionnaire d'énergie central crée des effets de synergie durables Le système de gestion des bâtiments Emalytics Automation harmonise les formats de données et relie intelligemment les secteurs entre eux.

Résumé

Le couplage des secteurs de l'automatisation des usines et de la gestion technique centralisée permet d'obtenir un pilotage énergétique en amont de la production. Les données servent ici de base à l'automatisation et à la mise en réseau globales. Pour que tous les secteurs parlent la même langue, la numérisation est nécessaire. Des interfaces de données et des formats de données harmonisés permettent une communication unifiée entre la gestion technique centralisée classique et les machines de production. C'est la seule façon d'identifier les interactions afin d'optimiser l'organisme dans son ensemble lors des étapes suivantes.

Chez Phoenix Contact, c'est Emalytics Automation qui joue ce rôle. Conçue comme un système de gestion des bâtiments, cette solution permet d'améliorer l'efficacité énergétique de sites de production complets. Dans le but que les données de tous les corps de métier soient utilisables pour Emalytics, le système de gestion les met dans un format uniforme et les stocke dans le cloud de Phoenix Contact.

Optimisation énergétique d'emplacements entiers

Produire, distribuer et consommer de l'énergie : ce triptyque d'un système énergétique interconnecté dans son ensemble met l'énergie à disposition au bon moment et exactement là où elle est nécessaire. Pour ce faire, une intégration sectorielle intelligente, basée sur l'énergie électrique produite de manière renouvelable, est nécessaire. Un tel concept constitue la base de la vision d'avenir de la All Electric Society. L'approche globale de l'électrification, mise en réseau et automatisation des secteurs de l'énergie, de l'industrie, de l'infrastructure et de la mobilité ne fonctionne pas seulement à grande échelle, mais aussi à l'échelle d'une usine plus petite. Avec des composants et des systèmes électrotechniques, électroniques et d'automatisation, Phoenix Contact propose pour cela des solutions qui créent des effets de synergie durables entre la production et l'automatisation des bâtiments. Cette dernière a le potentiel d'assumer à l'avenir la fonction de gestionnaire central de l'énergie. À titre d'illustration, lorsqu'une commande importante est en cours de planification, la gestion du bâtiment charge le système de stockage sur batterie interne afin qu'il soit en mesure de lisser ultérieurement les pointes de charge attendues dans la production. Pour cela, il est nécessaire de savoir à combien s'élève l'énergie utilisée par unité de production.

Découplage temporel de l'offre et de la demande d'énergie grâce au dispositif de stockage d'énergie

Si la distribution et le stockage de l'énergie autogénérée est l'une des idées clés de l'intégration sectorielle, la mise en tampon précoce de l'énergie produite de manière conventionnelle par les entreprises d'approvisionnement en énergie (EAE) s'impose comme une stratégie de repli. L'achat ciblé d'électricité bon marché, le couplage d'immeubles avec des systèmes de stockage d’énergie et une gestion des pics de charge efficace (écrêtage des pics de charge) garantissent une disponibilité élevée à des coûts acceptables. De cette manière, il est possible de faire face à des besoins énergétiques importants - p. ex. dans le cadre d'une charge de production élevée ou d'une demande saisonnière importante de chauffage ou de refroidissement - avec des prix au kWh économiques. L'électricité devrait donc être achetée lorsqu'il est prévisible que l'énergie autogénérée ne suffira pas et que l'énergie conventionnelle est disponible à bas prix. Il s'agit ici d'un découplage temporel entre les besoins et l'offre.

Un tel découplage temporel peut également être appliqué aux producteurs d'énergie renouvelable, c'est-à-dire aux éoliennes et aux installations photovoltaïques. La combinaison avec un dispositif de stockage d'énergie crée une possibilité de consommer l'énergie excédentaire de la journée pendant la nuit. Ainsi, les installations conformes à la loi sur les énergies renouvelables peuvent également rester connectées au réseau lorsque l'énergie qu'elles produisent n'est pas nécessaire. L'État économise à son tour des coûts de compensation. En 2022, l'État fédéral a versé environ 800 millions d'euros de compensation pour les installations conformes à la loi sur les énergies renouvelables qui ont dû être déconnectées du réseau en raison de réseaux surchargés ou d'un manque d'appel d'énergie. Cela peut être le cas les jours de vent et de soleil où les besoins de chauffage ou de refroidissement sont faibles. Dans la mise en œuvre concrète, la combinaison du parc solaire/éolien et du stockage a lieu idéalement au point de raccordement au réseau commun. Cela crée une unité de réserve qui, grâce à son dispositif de stockage d'énergie, peut fournir une puissance de régulation primaire. Ainsi, même les parcs éoliens plus anciens peuvent également participer au marché de la puissance de régulation primaire.

Numérisation intelligente de postes de transformation

Si les interactions énergétiques fonctionnent au sein d'une usine fermée sur elle-même, il est néanmoins clair qu'un microcosme ne peut pas se distinguer d'un macrocosme supérieur. En effet, les secteurs à petite et à grande échelle sont étroitement liés. Si l'alimentation électrique d'une entreprise de production doit être garantie, il faut également tenir compte des exigences des nombreux participants décentralisés au réseau. Le développement des énergies renouvelables pose des défis de plus en plus importants aux réseaux électriques et notamment aux stations locales. Comme cela a déjà été évoqué, les installations de production décentralisées, telles que les installations d'énergie éolienne ou les parcs solaires, fonctionnent de manière irrégulière, ce qui constitue une contrainte pour les réseaux haute et moyenne tension avec des rendements fluctuants. Le réseau doit donc devenir plus intelligent et détecter à temps les points critiques du réseau.

Dans ce domaine également, Phoenix Contact propose des solutions permettant de numériser intelligemment les stations locales et d'assurer ainsi une transparence et une vue d'ensemble de toutes les stations à distance. Les valeurs de mesure saisies servent au réglage automatisé des niveaux de tension, ce qui permet d'exclure les fluctuations du réseau et de remédier plus rapidement aux pannes. La compensation automatique des variations de tension garantit une alimentation électrique fiable pour l'industrie de production et la population.

Ces quelques exemples illustrent le potentiel de l'intégration sectorielle sur la voie d'une All Electric Society. Il apparaît également clairement que les relations complexes ne peuvent être abordées qu'en poursuivant la numérisation et en utilisant de manière ciblée des capteurs pour enregistrer les données de mesure. Au sein de la production, il s'agit d'intégrer les événements extérieurs dans l'automatisation. Il s'agit par exemple d'informations provenant de la gestion de la production, de données économiques du marché de l'énergie ou de l'utilisation prévue des bâtiments et des machines. Ces données proviennent directement du système de gestion des bâtiments Emalytics. Le cœur de la solution est le cadre Internet industriel des objets. Après la normalisation, les points d'information saisis sont mis à la disposition de l'ensemble du réseau en tant que base de données basée sur un serveur, indépendamment de la personne qui accède au réseau ou qui y est connectée. Il peut donc s'agir aussi bien d'une machine que d'une installation photovoltaïque, d'une pompe ou d'une installation de ventilation. Emalytics contribue ainsi à long terme à l'optimisation du réseau.

Conclusion

La gestion technique centralisée classique des dernières décennies est aujourd'hui bien plus performante, notamment en matière d'intégration sectorielle. Avec Emalytics, Phoenix Contact mise sur une solution qui permet de coupler différents domaines d'utilisation - les bornes de recharge avec la gestion de l'énergie, la ventilation et l'éclairage avec le Facility Management ou le stockage d'énergie avec la production. L'avantage de ce couplage réside dans le fait que des bâtiments complets, voire des sites entiers, peuvent être optimisés globalement sur le plan énergétique. Les améliorations vont ici de l'utilisation propre de l'électricité solaire à la gestion des pics de charge, en passant par les économies d'énergie en général et la maintenance préventive.