La neutralité carbone et la décarbonisation sont les objectifs de développement durable qui motivent également Phoenix Contact. La vision d'avenir de la All Electric Society décrit un monde dans lequel l'énergie issue de ressources renouvelables est disponible en quantité suffisante et à un prix abordable. Cette vision implique des concepts durables d'alimentation électrique et d'intégration sectorielle ainsi qu'une gestion de l'énergie intelligente. Une approche consiste à développer les réseaux de courant continu dans l'industrie.
Des projets de recherche comme DC-Industrie montrent déjà l'utilité des systèmes à courant continu dans les applications industrielles. L'utilisation de l'énergie de récupération, la transmission plus efficace de l'énergie entre les secteurs et la préservation des ressources sensibles permettent d'améliorer le bilan énergétique du réseau de courant continu.
En tant que fournisseur de composants, de systèmes et de solutions dans les domaines de l'électrotechnique, de l'électronique et de l'automatisation, nous souhaitons bien sûr tester nous-mêmes les avantages d'un réseau de courant continu et profiter de l'amélioration de l'efficacité énergétique qui en résulte, ainsi que développer des solutions innovantes.
Il était donc tout naturel pour nous de mettre en place notre propre réseau de courant continu avec nos propres composants. Pour le réseau DC de notre nouveau bâtiment 60 à Blomberg, nous avons à la fois utilisé des solutions existantes et développé de nouveaux composants utilisables dans un réseau de courant continu de 650 V.
Le réseau de courant continu du bâtiment 60 est alimenté, entre autres, par le réseau de courant alternatif public et relie d'autres producteurs et dispositifs de stockage aux récepteurs DC. La production d'énergie renouvelable via des installations photovoltaïques de même que le stockage d'énergie dans des batteries s'effectuent en courant continu. Un grand avantage réside ici dans la réduction des pertes de conversion ainsi que dans l'économie de matériaux lors de l'installation et dans les appareils.
Le réseau de courant continu relie les installations photovoltaïques, le système de stockage sur batterie et les stations de recharge pour l'électromobilité via le niveau de tension de 650 V dans un système TN. De plus, ce réseau 650 V DC alimente aussi plusieurs systèmes IT DC basse tension de 400 V. Des récepteurs tels que l'éclairage, les circuits de commande et les installations de production sont raccordés à ces sous-systèmes de 400 V DC.
Le réseau 650 V DC est généré à partir du réseau de courant alternatif basse tension (réseau AC) via les modules CHARX High Power. La connexion bidirectionnelle permet par ailleurs de réinjecter l'énergie excédentaire des autres sources d'alimentation dans le réseau d'alimentation public.
Une installation photovoltaïque de 100 kW-crête est raccordée à la distribution électrique principale basse tension DC. La production d'énergie renouvelable par le photovoltaïque est basée sur le courant continu. La conversion DC-DC nécessaire est particulièrement simple grâce aux modules de puissance CHARX au format 19" avec suivi du Maximum Power Point, car la synchronisation avec un réseau de courant alternatif n'est alors pas nécessaire. Une mise en réseau intelligente des producteurs et des récepteurs avec un système de gestion de l'énergie (EMS : Energy Management System) intègre la production d'énergie volatile assurée par le photovoltaïque tout en utilisant un système de stockage sur batterie de manière à minimiser l'afflux d'énergie provenant du réseau électrique public.
Pour compenser les besoins en puissance de longue durée dans le bâtiment 60, un système de stockage sur batterie de 240 kWh a été intégré. Comme d'habitude, il se trouve à l'extérieur du bâtiment pour des raisons de protection incendie et d'assurance.
Le système de stockage sur batterie peut être utilisé pour couvrir les pointes de charge, ce que l'on appelle aussi l'écrêtage des pics de charge, par exemple lors du démarrage de grosses machines. Même en cas de panne du réseau public, le système de stockage sur batterie peut être sollicité et assurer ainsi la stabilité et la sécurité d'alimentation dans l'ensemble du réseau de courant continu.
La connexion bidirectionnelle des bornes de recharge électrique au réseau 650 V DC permet à l'énergie de circuler dans deux directions. Les batteries des véhicules peuvent ainsi être rechargées, mais aussi être utilisées à court terme comme dispositifs de stockage d'énergie. En combinaison avec l'automate intelligent de la gamme PLCnext Control et avec un EMS (système de gestion de l'énergie), cela permet de couvrir à court terme des pointes de charge très élevées et de contribuer à la qualité du réseau.
En interne, le réseau 650 V DC alimente des récepteurs en installation fixe. Ce réseau 650 V DC est également utilisé pour alimenter, via des convertisseurs isolants, des circuits finaux au niveau de tension 400 V DC, par exemple pour l'éclairage et les connexions d'appareils mobiles. Les sous-réseaux 400 V DC sont donc des circuits DC isolés (système IT DC).
Les appareils actuels à tension alternative dans le niveau basse tension AC nécessitent en interne des blocs d'alimentation avec redressement et des circuits intermédiaires DC pour alimenter les PC, les écrans et les dispositifs d'éclairage à LED. Si ces appareils sont directement alimentés par un réseau de courant continu, une grande partie du poids et du volume des circuits d'entrée peut être économisée.
Grâce à la tension plus faible dans les circuits finaux, la protection des personnes est respectée conformément à la norme DIN VDE 0100-410. Les réseaux IT font l'objet d'une surveillance de l'isolation et sont déconnectés en cas de défaillance.
Dans les applications industrielles puissantes, les circuits finaux DC peuvent être utilisés avec des convertisseurs CHARX DC-DC. Si une tension d'alimentation auxiliaire de 24 V DC est nécessaire, il est possible d'utiliser les alimentations pour rail DIN de la gamme QUINT POWER.
