A gyár és az épület összekapcsolása: egy központi energiamenedzser fenntartható szinergiahatásokat hoz létre Az Emalytics Automation épületmenedzselő rendszer harmonizálja az adatformátumokat, és intelligens módon hálózatba köti a szektorokat egymással.

Rövid összefoglaló

A gyárautomatizálás és az épülettechnika szektorainak összekapcsolásával megvalósítható a termelés energetikai elővezérlése. Az adatok szolgálnak ennek során az átfogó automatizálás és hálózatba kötés alapjául. A digitalizálásra azért van szükség, hogy minden szektor „egy nyelvet beszéljen”. Az adatinterfészek és a harmonizált adatformátumok lehetővé teszik a hagyományos épülettechnika és a gyártógépek közötti szabványosított kommunikációt. Csak így lehet a kölcsönhatásokat felismerni abból a célból, hogy a további lépésekben optimalizálni lehessen a teljes szervezetet.

Ezt a szerepet az Emalytics Automation veszi át a Phoenix Contactnál. Az épületmenedzselő rendszerként kifejlesztett megoldás teljes gyártó telephelyek energiahatékonyságának javítására használható. Azzal a céllal, hogy az összes szakterületről származó adatokat az Emalytics számára felhasználhatóvá tegye, a menedzsmentrendszer egységes formátumra hozza azokat, és a Phoenix Contact felhőben tárolja.

Teljes telephelyek energetikai optimalizálása

Az energia előállítása, elosztása és fogyasztása: a teljes körűen hálózatba kapcsolt energiarendszer e hármasa pontosan ott szolgáltat energiát a megfelelő időben, ahol arra szükség van. Ehhez szükség van a szektorok megújuló módon előállított villamos energián alapuló intelligens összehangolására. Ez a koncepció képezi az All Electric Society jövőképének alapját. Az energetikai, ipari, infrastrukturális és mobilitási szektorok villamosításának, hálózatba kötésének és automatizálásának teljességre törekvő megközelítése nemcsak nagy léptékben, hanem kisebb körben, a gyárakban is működik. A Phoenix Contact elektrotechnikai, elektronikai és automatizálási összetevőkkel és rendszerekkel olyan megoldásokat kínál ehhez, amelyek fenntartható szinergiahatásokat teremtenek a termelés és az épületautomatizálás között. Ez utóbbi a jövőben a központi energiamenedzser szerepét is betöltheti. Ennek illusztrálására: ha például egy nagy megrendelés van soron a közeljövőben, akkor az épületirányítási rendszer feltölti a belső akkumulátoros tárolót, hogy az később képes legyen kiegyenlíteni a termelés során várható terheléscsúcsokat. Ehhez tudni kell, hogy egy gyártási egységre mennyi energiát kell felhasználni.

Az energiakínálat és -kereslet időbeli szétválasztása az energiatárolók révén

Ha a saját termelésű energia elosztása és tárolása a szektorok összehangolásának egyik alapgondolata, akkor az energiaellátó társaságok (EVU) által hagyományos módon előállított energia korai átmeneti tárolása kínálkozik hagyományos stratégiaként. Az olcsó villamos energia célzott beszerzése, az ingatlanok energiatárolókkal való összekapcsolása és a terhelési csúcsok hatékony menedzselése (peak shaving) lehetővé teszi a nagyfokú rendelkezésre állást elfogadható költségek mellett. Ily módon a nagy energiaigényeket – például nagy gyártási terhelés vagy szezonálisan jelentkező jelentős fűtési/hűtési igény esetén – gazdaságos kWh-árakkal lehet kielégíteni. A villamos energiát tehát akkor kell megvásárolni, amikor előre látható, hogy a saját termelésű energia nem lesz elegendő, és a hagyományos energia kedvező áron elérhető. Ez a kereslet és a kínálat időbeli szétválasztása.

Az ilyen időbeli szétválasztás a megújuló energiatermelőkre – azaz a szélenergia- és fotovillamos rendszerekre – is alkalmazható. Az energiatárolóval való kombinálás lehetőséget teremt a felesleges napközbeni energia éjszakai felhasználására. A megújuló energiákról szóló törvénynek megfelelő létesítmények akkor is a hálózaton maradhatnak, ha az általuk termelt energiára nincs szükség. Az állam viszont megtakarítja a kártérítési teljesítések költségeit. 2022-ben a szövetségi kormány kereken 800 millió eurós kártérítést fizetett ezeknek az erőműveknek azért, mert ezeket a hálózatok túlterheltsége vagy a csekély energiavételezés miatt le kellett kapcsolni a hálózatról. Ez szeles és napsütéses napokon fordulhat elő, amikor alig van szükség fűtésre vagy hűtésre. A tényleges megvalósítás során a legjobb eset az, ha a szél-/napenergetikai park és a tároló kombinációja a közös hálózati csatlakozási ponton valósul meg. Ezáltal egy olyan tartalékegység jön létre, amely energiatárolásának köszönhetően képes az elsődleges szabályozási teljesítményt rendelkezésre bocsátani. Ez azt jelenti, hogy a régebbi szélerőművek is részt vehetnek az elsődleges szabályozási tartalékok piacán zajló versenyben.

A helyi hálózati állomások intelligens digitalizálása

Ha az energetikai kölcsönhatások egy önmagában zárt gyáron belül működnek, akkor is világossá válik, hogy a mikrokozmosz nem választható el a fölérendelt makrokozmosztól. Ennek az az oka, hogy a szektorok kicsiben és nagyban szorosan összefüggnek egymással. Ha a feladat egy gyártó vállalat energiaellátásának garantálása, akkor a sok decentralizált hálózati résztvevő követelményeit is figyelembe kell venni. A megújuló energiaforrások elterjedése egyre nagyobb kihívások elé állítja az elektromos hálózatokat, és különösen a helyi hálózati állomásokat. Amint már említettük, a decentralizált erőművek – mint például a szélerőművek vagy a napenergetikai parkok – rendszertelenül működnek, és ezért ingadozó hozamterheléssel terhelik a nagy- és középfeszültségű hálózatokat. A hálózatnak ezért intelligensebbé kell válnia, és a kritikus hálózati pontokat már korán fel kell ismernie.

A Phoenix Contact ezen a területen is kínál megoldásokat a helyi hálózati állomások intelligens digitalizálására, így garantálva az átláthatóságot és az összes állomás távoli áttekintését. A begyűjtött mért értékek a feszültségszintek automatikus beállítására szolgálnak, így a hálózati ingadozások kiküszöbölhetők, és a hibák gyorsabban elháríthatók. A feszültségingadozások automatikus kiegyenlítése garantálja a megbízható energiaellátást a gyártóipar és a lakosság számára egyaránt.

Ez a néhány példa mutatja a szektorok összehangolásában rejlő lehetőségeket az All Electric Society felé vezető úton. Az is világos, hogy a bonyolult összefüggések csak további digitalizálással és a mérési adatok gyűjtésére szolgáló szenzorok célzott alkalmazásával fedhetők fel. A gyártáson belül a külső eseményeket integrálni kell az automatizálásba. Ide tartoznak például a termelésirányításból származó információk, az energiapiacról származó gazdasági adatok vagy az épületek és gépek elvárt kihasználása. Ezek az adatok közvetlenül az Emalytics épületmenedzselő rendszerből érkeznek. Az IIoT keretrendszer képezi a megoldás központi elemét. A normalizálás után a begyűjtött információs pontok szerveralapú adatbázisként válnak elérhetővé a teljes hálózat számára – függetlenül attól, hogy ki vagy mi fér hozzá a hálózathoz, vagy ki vagy mi csatlakozik ahhoz. Ez tehát lehet egy gép, de lehet egy fotovillamos rendszer, szivattyú vagy szellőztetőberendezés is. Az Emalytics így hosszú távon hozzájárul a hálózat optimalizálásához.

Összegzés

Az elmúlt évtizedek hagyományos épülettechnikája ma már sokkal többre képes, különösen akkor, ha a szektorok összehangolásáról van szó. Az Emalytics a Phoenix Contact olyan megoldása, amely lehetővé teszi a különböző alkalmazási területek összekapcsolását – a töltőállomásokat az energiagazdálkodással, a szellőzést/világítást a létesítménygazdálkodással, vagy az energiatárolókat a termeléssel. Ennek a párosításnak az az előnye, hogy egész épületek, sőt egész telephelyek teljes körűen optimalizálhatók az energiahatékonyság szempontjából. A tökéletesítések itt a napenergia saját hasznosításától kezdve az általános energiamegtakarításon és a megelőző karbantartáson keresztül a terhelési csúcsok menedzseléséig terjednek.