Ugrás a valóságba Csak csinálni kell. Blombergben olyan gyárépületet jött létre, amelyben a kifinomult egyenáramú hálózat energiahatékonyabb és fenntarthatóbb termelést tesz lehetővé. A kulisszák mögé pillantva kiderül, hogyan működik az egyenáram a gyakorlatban.
2 760 napelem egy 11 000 m²-es tetőfelületen
Az All Electric Society Factory
Egy napsütéses délután Blombergben. A 11 000 m²-es tetőfelületen üvegtengerként hullámzik a napelemek hosszú sora. Amint a napfény eléri a félvezető anyagot, folyni kezd az áram. A rendszer – a méretét kivéve – sok német tetőről ismert, teljesen megszokott látvány.
Ez az épület azonban más: míg máshol inverterek gondoskodnak arról, hogy a napenergiás rendszerből származó egyenáramot váltakozó árammá alakítsák, itt az egyenáram közvetlenül a helyi egyenáramú hálózatba folyik. „Az egyenáramú hálózat optimalizálja a – termelésből, elosztásból, tárolásból és fogyasztásból álló – teljes energialáncot“ – magyarázza Tobias Lüke, a Phoenix Contact egyenáramú hálózatokért felelős szakértője.
A szakértő szereti a tetőn kezdeni az épület bejárását. Itt, a napenergetikai mezőn világossá válik, hogy miért nyer mindenütt teret az egyenáram: „Nemcsak a generátorok működnek egyenáram alapján, hanem az energiatárolók és a fogyasztók is. A legtöbb elektromos készülék és termelési egység egyenárammal működik.“
DC töltőoszlopok az All Electric Society Factory előtt
Csúcsokat kiegyenlítő terhelések
Tíz töltőpont található az All Electric Society Factory előtt is. Fontos szerepet töltenek be az egyenáramú kozmoszban. Tobias Lüke ezért levezet a parkolóba, ahol az energiaadagolók sorakoznak. „A jövőben a céges autók a kétirányú DC töltőoszlopokon (DC = egyenáram) keresztül nem csak a hajtóakkumulátorokat lennének képesek tölteni, hanem ezekről közvetlenül vissza is tudnák táplál az energiát a rendszerbe, anélkül, hogy azt újra át kellene alakítani“ – magyarázza Lüke.
Az egyik töltőoszlop belsejébe pillantva látható, hogy a Phoenix Contact jól felkészült az egyenáram témakörében. „Túlfeszültség- és készülékvédelem, egyenáramú teljesítménykapcsolók és egyenáramú töltőcsatlakozók – az energiaáramlások optimális szabályozását teljesítménymoduljaink biztosítják.“
A jármű-akkumulátorok kérdése azonban messze nem minden: Tobias Lüke egy feltűnésmentes fehér konténerre mutat: „A megújuló energián alapuló stabil energiaellátáshoz, az ingadozások kiegyenlítésére kellően nagy és megbízható tárolókra van szükség“ – magyarázza egyenáramú hálózatokért felelős szakértő.
„Ezeket a tárolókat arra is használhatjuk, hogy a közüzemi tápellátó hálózattal szemben kiegyenlítsük a terheléscsúcsokat.“ Terheléscsúcsok például akkor fordulnak elő, amikor a termelőgépek nagy villanymotorjai beindulnak. Ilyenkor rövid időre a szolgáltatóval megállapodott mennyiségnél több villamos energiát fogyasztanak. És ez komoly költségekkel jár. „Azáltal, hogy akkumulátorainkkal kiegyenlítettük a terheléscsúcsokat, akár 80%-os csökkenést is el tudtunk érni az áramköltségek terén.“
Kapcsolószekrények az egyenáramú hálózathoz
Gondolkodás, irányítás és ellenőrzés
Tobias Lüke az épület műszaki katakombáiba vezet minket, le az alagsorba, ahol az egyenáramú áramellátás központi idegrendszere található. Egymás után sorakoznak a kapcsolószekrények. Nemcsak a fotovoltaikus rendszert, az akkumulátoros tárolót és a töltőoszlopokat integrálják a rendszerbe, hanem ide táplálják be a közüzemi hálózatból származó villamos energiát is, illetve ide kerülnek vissza a többletek.
„Teljesítménymoduljaink kétirányúan, azaz mindkét irányban működtethetők“ – magyarázza Lüke, miközben kinyit egy kapcsolószekrényt, amelyben fiókok formájában sorakoznak a modulok. „A moduláris felépítésnek köszönhetően a kapcsolószekrények rugalmasan felszerelhetők, és a teljesítmény igény szerint könnyen méretezhető.“
DC kapcsolószekrény az All Electric Society Factory gyárban
Réz- és energiatakarékosság
Egy elfordítás, és a kapcsolószekrény nyitva van. Sok piros és fehér meghitt együttléte – plusz és mínusz az egyenáramú hálózatban. Az is azonnal észrevehető, hogy a vezetékek és egyéb komponensek lényegesen kisebbek, mint a hagyományos elosztókban – ez a technológia másik előnye: „Az egyenáramú hálózatok esetében kevesebb rézre van szükség az energiaátvitelhez. Ezáltal akár 55%-a is megtakarítható ennek a drága nyersanyagnak“ – mondja Lüke. A PV-rendszer fehér és piros ágai szintén itt, a központban kötnek ki. Ezek 120 kW összteljesítményű DC/DC átalakítókon keresztül táplálják az úgynevezett DC-buszt.
Az egyenáramot a kisfeszültségű főelosztóról osztják el a gyártási területre. Itt a világítás közvetlenül az egyenáramú hálózatból származó energiával működik. Két leágazás vezet a gyártógépekhez való csatlakozáshoz. „Az egyenáramú hálózatban hasznosítani tudjuk a robotok és a hajtások fékenergiáját, és közvetlenül vissza tudjuk táplálni a rendszerbe“ – magyarázza Lüke az egyenáram következő fontos előnyét. „Az alkalmazástól függően önmagában ez a rekuperáció akár 20%-kal növelheti a hatékonyságot.“
Ha az egyenáramú hálózatban az összes fogyasztó és tároló ellenére még mindig van többletenergia, a kétirányú DC/DC átalakítók a hálózatnak megfelelő módon visszatáplálják azt a közüzemi váltakozó áramú hálózatba.
CONTRACTON ELR HDC teljesítménykapcsoló
Kézzelfoghatóvá válik
Minden olyan helyen, ahol az egyenáramú terhelés biztonságos kapcsolására van szükség az All Electric Society Factory gyárban, ELR HDC teljesítménykapcsoló kerül alkalmazásra, amely egyesíti a védelem, a kapcsolás, a felügyelet, az előtöltés és a hálózatképesség funkciókat. Speciális energiamérők rögzítik az energiaáramlásokat. Az egyenáramú csatlakozók csatlakoztatására pedig az ArcZero egyenáramú dugaszolható csatlakozó használatos, amely lehetővé teszi az ívmentes csatlakoztatást és kihúzást terhelés alatt.
A terhelésmenedzsmentet és a fölérendelt egyenáramú hálózatkezelést a PLCnext Engineer szoftverplatform kezeli, amely átfogó rendszerré egyesíti az egyes területeket. A vezérlő az épület energiagazdálkodási rendszerébe integrálja az olyan adatokat is, mint a villamosenergia-költségek a villamosenergia-tőzsdéken, az időjárás-előrejelzések és a tetőn lévő mérőállomás naponta frissített adatai.
Tobias Lüke, az egyenáramú hálózatokért felelős szakértő
Nem csak beszélünk róla
A blombergi All Electric Society Factory már most is az ország határain messze túlmutató hírnévnek örvend az iparágban. Nem csak beszélünk róla, hanem meg is valósítjuk – az egyenáram már itt és most is működik, amint azt nap mint nap bizonyítja energiamérlegével az egyenáramra tervezett termelés.
De „ezt a berendezést kifejezetten kísérleti célokra és üzemi tesztekre is terveztük“ – teszi hozzá Tobias Lüke. A kísérleti projekt résztvevői összességében további megtakarításokat és hatékonyságnövelést remélnek. A tervek között szerepel egy kis szélerőmű felépítése, egy hidrogén előállítását szolgáló elektrolizáló kialakítása és üzemanyagcellák létrehozása, amelyek a tárolt hidrogénből villamos energiát termelnek.
A Phoenix Contact régóta elkötelezett az egyenáramú technológia kutatása és bevezetése mellett, és alapító tagja az Open Direct Current Alliance (ODCA) szövetségnek. Amikor az épület tervezése megkezdődött, a piacon alig voltak az egyenáramú technológia használatára alkalmas komponensek és szabványok. Ma már más a helyzet, hangsúlyozza Tobias Lüke: „A rendelkezésre álló komponenseknek, a szabályozás terén tett előrelépéseknek, a növekvő szaktudásnak és a hozzáértő partnerekkel való együttműködésnek köszönhetően már más vállalatoknak is megéri belevágni.“
Blombergben besötétedett. A túra végére értünk, és Tobias Lüke bezárja Európa nyilvánvalóan egyik leginnovatívabb gyárépületének kapuját.
Összegzés
Az egyenáram már régóta a mindennapi életünk része. Ennek az energiának az átfogó módon történő megközelítése azonban a potenciális megtakarítások igazi kincsesbányáját rejti magában. Az All Electric Society Factory ezt a kincset kívánta felszínre hozni. És nem csak egyszeri megoldásként, hanem számos más ipari és gyártóépület számára példát mutatva.
Az egyenáramú rendszereknek a termelési logisztika és az ipar területén történő bevezetése nagy energiamegtakarítási lehetőségeket rejt magában, különösen az olyan dinamikus terhelések esetében, mint amilyeneket a termelésben használt robotok okoznak: a csúcsteljesítmény akár 85%-kal, az energiahatékonyság pedig akár 20%-kal is növelhető.
Következes megvalósítással a drága ipari áram kísértete gyorsan megszelídíthető. Az épület mint energiaforrás és energiatároló – napjainkban, a meglévő technológia és kemény termelési környezet mellett.
Lépjen kapcsolatba szakértőinkkel!
További hozzájárulások
Egyenáram, szenvedéllyel
A helyi egyenáramú hálózatoknál akár 20 százalékos energiamegtakarítás érhető el, a megtermelt villamos energia közvetlenül tárolhatóvá válik, és csökken a kiépítésükhöz szükséges erőforrások mennyisége.
Egyenáramú hálózatok a szektorok összehangolásához
Az elektromobilitás, a napelemes rendszerek és az akkumulátoros tárolók forradalmasítják az ipart.