Il salto nella realtà Fallo e basta. A Blomberg è stato costruito un edificio industriale in cui la produzione può essere più efficiente dal punto di vista energetico e della sostenibilità grazie a una sofisticata DC Power Grid. Uno sguardo dietro le quinte rivela come funziona nella pratica la corrente continua.
2.760 pannelli solari su un tetto da 11.000 m² di superficie
La All Electric Society Factory
Un pomeriggio soleggiato a Blomberg. Lunghe file di pannelli solari ondeggiano sul tetto di 11.000 m² come fossero un mare di vetro. Non appena la luce solare colpisce il materiale del semiconduttore, l'elettricità fluisce. A parte le dimensioni dell'impianto, è normale vederne sui tetti in Germania.
Ma questo edificio è diverso: mentre altrove gli inverter assicurano la conversione della corrente continua dell'impianto fotovoltaico in corrente alternata, qui la corrente continua fluisce direttamente in una DC Power Grid. "Una DC Power Grid ottimizza l'intera catena di generazione, distribuzione, stoccaggio e consumo di energia" spiega Tobias Lüke, esperto in DC Power Grid di Phoenix Contact.
L'esperto preferisce iniziare la visita dell'edificio dal tetto. Qui, nel campo fotovoltaico, diventa chiaro perché la corrente continua sta guadagnando terreno ovunque: "Non sono solo i generatori a funzionare in corrente continua, ma anche le batterie di accumulo e le utenze. La maggior parte degli elettrodomestici e delle unità produttive funziona a corrente continua".
Stazioni di ricarica DC di fronte alla All Electric Society Factory
Eliminare i picchi di carico
Dieci punti di ricarica si trovano anche davanti alla All Electric Society Factory. Sono elementi importanti nell'universo della corrente continua. Tobias Lüke mostra poi la strada verso il parcheggio, dove sono allineati i distributori di energia. "In futuro, le auto aziendali potrebbero non solo caricare le loro batterie di trazione tramite stazioni di ricarica DC bidirezionali (DC = corrente continua), ma anche da queste reimmettere l'energia direttamente nel sistema, senza doverla convertire di nuovo" spiega Lüke.
Uno sguardo all'interno di una delle stazioni di ricarica mostra che Phoenix Contact sa il fatto suo quanto al tema della corrente continua. "Protezione dalle sovratensioni e dei dispositivi, interruttori di potenza DC e connettori di ricarica DC: i flussi di energia sono controllati in modo ottimale dai nostri moduli di potenza".
Ma le batterie dei veicoli non sono tutto: Tobias Lüke mostra un container bianco poco appariscente: "Un'alimentazione elettrica stabile basata sull'energia rinnovabile richiede sistemi di accumulo sufficientemente grandi e affidabili per compensare le fluttuazioni" spiega l'esperto di corrente continua.
"E possiamo usare questi sistemi di accumulo per bilanciare i picchi di carico rispetto alla rete di alimentazione pubblica". I picchi di carico si verificano, ad esempio, quando si avviano i grandi motori elettrici delle macchine di produzione. Questi consumano per breve tempo più elettricità di quanto concordato con il fornitore. E la pagano a caro prezzo. "Sopperendo ai picchi di carico con le nostre batterie, siamo riusciti a ridurre i costi dell'elettricità fino all'80%".
Quadri elettrici per la DC Power Grid
Pensare, guidare e manovrare
Tobias Lüke ci conduce nelle "catacombe tecniche" dell'edificio, nel seminterrato dove si trova il "sistema nervoso centrale" dell'alimentazione a corrente continua. Si vede un quadro elettrico dopo l'altro. Non solo integrano nel sistema l'impianto fotovoltaico, le batterie di accumulo e le stazioni di ricarica. È anche il luogo in cui viene immessa l'elettricità dalla rete pubblica o vengono restituite le eccedenze.
"I nostri moduli di potenza possono essere azionati in modo bidirezionale, cioè in entrambe le direzioni" spiega Lüke, aprendo un quadro elettrico in cui i moduli sono allineati a mo' di cassetti. "Grazie al design modulare, i quadri elettrici possono essere equipaggiati con flessibilità e la produzione può essere facilmente scalata in base alle esigenze".
Quadro elettrico DC nella All Electric Society Factory
Efficienza del rame e risparmio energetico
Un giro e il quadro elettrico si apre. Tanti elementi rossi e bianchi in un'atmosfera accogliente: il più e il meno nella DC Power Grid. Un altro vantaggio di questa tecnologia è che i cavi e gli altri componenti sono molto più piccoli rispetto ai distributori tradizionali: "Le DC Power Grid richiedono meno rame per la trasmissione dell'energia. Quindi è possibile risparmiare fino al 55% di questa costosa materia prima" afferma Lüke. Anche le stringhe bianche e rosse dell'impianto FV confluiscono qui, nel centro di controllo. Alimentano il cosiddetto bus DC tramite DC/DC converter con una potenza totale di 120 kW.
La corrente continua viene distribuita dal quadro principale a bassa tensione all'area di produzione. In questo caso, l'illuminazione funziona direttamente con l'energia della rete DC. Due diramazioni portano al collegamento con le macchine di produzione. "Nella DC Power Grid possiamo utilizzare l'energia di frenata di robot e azionamenti e reimmetterla direttamente nel sistema" spiega Lüke, illustrando un altro vantaggio di spicco della corrente continua. "A seconda dell'applicazione, questo recupero da solo può aumentare l'efficienza fino al 20%".
Se nonostante tutte le utenze e le unità di accumulo c'è ancora un surplus di energia nella DC Power Grid, i AC/DC converter bidirezionali la reimmettono correttamente nella rete pubblica AC.
Interruttore di potenza CONTRACTON ELR HDC
Diventa tangibile
L'interruttore di potenza ELR HDC viene utilizzato ovunque sia necessario commutare in sicurezza i carichi in corrente continua nella fabbrica di All Electric Society Factory. Combina le funzioni di protezione, commutazione, monitoraggio, precarica e capacità di rete. Speciali Energy Meter in corrente continua registrano i flussi di energia. Il connettore DC ArcZero viene utilizzato per collegare le connessioni DC. Consente di collegare e scollegare la spina senza causare archi elettrici quando sotto carico.
La gestione dei carichi e la gestione di rete DC di livello superiore sono gestite dalla piattaforma software PLCnext Engineer. Combina le singole aree in un sistema olistico. Il controllore integra anche dati come i costi dell'elettricità nelle borse dell'energia elettrica, le previsioni meteorologiche e i dati aggiornati quotidianamente dalla stazione di misurazione situata sul tetto.
Tobias Lüke, esperto in DC Power Grid
Non solo parole
La All Electric Society Factory di Blomberg gode già di una reputazione nel settore che va ben oltre i confini del Paese. La corrente continua funziona già qui e ora, come dimostra ogni giorno, con il suo bilancio energetico, la produzione progettata per la corrente continua.
Ma "questo impianto è anche espressamente progettato per scopi sperimentali e test operativi" aggiunge Tobias Lüke. Nel complesso, i fautori di questo progetto pilota sperano di ottenere ulteriori risparmi e di aumentare l'efficienza. È prevista la costruzione di un piccolo impianto eolico, di un elettrolizzatore per la produzione di idrogeno e di celle a combustibile, che a loro volta generano elettricità dall'idrogeno immagazzinato.
Phoenix Contact è da tempo impegnata nella ricerca e nello sviluppo della tecnologia a corrente continua ed è membro fondatore della Open Direct Current Alliance (ODCA). Quando è iniziata la progettazione dell'edificio, sul mercato non esistevano praticamente componenti né norme per l'utilizzo della tecnologia a corrente continua. Oggi le cose sono diverse, sottolinea Tobias Lüke: "Con i componenti disponibili, i progressi a livello normativo, la crescente esperienza e la collaborazione con partner competenti, vale la pena che anche altre aziende facciano il grande passo".
A Blomberg si è fatto buio. Siamo alla fine della visita e Tobias Lüke chiude il cancello di quella che probabilmente è una delle fabbriche più innovative d'Europa.
Conclusione
La corrente continua ci circonda da tempo in ogni aspetto della vita quotidiana. Tuttavia, una visione olistica di questa energia nasconde un grande potenziale di risparmio. La All Electric Society Factory ha deciso di portare alla luce questo potenziale. E non solo per mostrarlo, ma per proporlo come modello di molti altri edifici industriali e produttivi.
L'introduzione di sistemi a corrente continua nella logistica per la produzione e nell'industria offre un grande potenziale di risparmio energetico, soprattutto per i carichi dinamici come i robot utilizzati nella produzione: i picchi di carico possono essere ridotti fino all'85% e l'efficienza energetica essere aumentata fino al 20%.
Se attuato in modo coerente, lo spettro del costo dell'elettricità industriale non fa più paura. L'edificio come fonte di energia e impianto di stoccaggio: oggi, con la tecnologia esistente e in un ambiente di produzione difficile.
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