Abbinare fabbriche ed edifici: una gestione dell'energia centrale crea effetti sinergici sostenibili Il sistema di gestione degli edifici Emalytics Automation armonizza i formati dei dati e collega in rete in modo intelligente i settori tra loro.

Sintesi

Abbinando i settori dell'automazione di fabbrica e della tecnologia degli edifici, è possibile ottenere un controllo pilota della produzione ad efficienza energetica. I dati sono la base per un'automazione e un collegamento in rete completi. La digitalizzazione è necessaria affinché tutti i settori parlino la stessa lingua. Le interfacce dati e i formati di dati armonizzati consentono una comunicazione standardizzata tra la tecnologia degli edifici tradizionale e le macchine di produzione. Questo è l'unico modo per identificare le interazioni al fine di ottimizzare l'intero organismo in fasi successive.

Emalytics Automation assume questo ruolo da Phoenix Contact. Sviluppata come sistema di gestione degli edifici, questa soluzione può essere utilizzata per migliorare l'efficienza energetica di interi siti produttivi. Con l'obiettivo di rendere i dati di tutti gli impianti utilizzabili per Emalytics, il sistema di gestione li converte in un formato standardizzato e li archivia nel cloud di Phoenix Contact.

Ottimizzazione energetica di intere sedi

Generare, distribuire e consumare energia: questa triade di un sistema energetico olistico collegato in rete fornisce energia esattamente dove è necessaria e al momento giusto. A tal fine, è necessario un accoppiamento settoriale intelligente basato sull'energia elettrica generata in modo rinnovabile. Questo è il concetto alla base della visione del futuro della All Electric Society. L'approccio olistico all'elettrificazione, al collegamento in rete e all'automazione dei settori dell'energia, dell'industria, delle infrastrutture e della mobilità non funziona solo su larga scala, ma anche su una scala di fabbrica più piccola. Con componenti e sistemi per l'elettrotecnica, l'elettronica e l'automazione, Phoenix Contact offre soluzioni che creano effetti sinergici sostenibili tra produzione e automazione di edifici. Quest'ultima ha il potenziale per assumere in futuro il ruolo di gestore centrale dell'energia. A titolo di esempio: se è previsto un ordine di grandi dimensioni, la gestione degli edifici carica la batteria di accumulo interna in modo tale che sia successivamente in grado di attenuare i picchi di carico previsti dalla produzione. A tal fine, è necessario sapere quanta energia viene utilizzata per unità di produzione.

Disaccoppiamento temporale dell'offerta e della domanda di energia attraverso il sistema di accumulo

Se la distribuzione e lo stoccaggio dell'energia autoprodotta è una delle idee centrali dell'accoppiamento settoriale, l'immagazzinamento precoce dell'energia convenzionalmente generata dalle imprese per la fornitura di energia elettrica è una strategia di ripiego. L'acquisto mirato di elettricità a basso costo, l'accoppiamento degli immobili con accumulatori e un'efficace gestione dei picchi di carico (Peak Shaving) garantiscono un'elevata disponibilità a costi accettabili. In questo modo, i grandi fabbisogni energetici, ad esempio nel contesto di un elevato utilizzo della capacità produttiva o di un significativo fabbisogno stagionale di riscaldamento o raffreddamento, possono essere soddisfatti con prezzi vantaggiosi dei kWh. L'elettricità dovrebbe quindi essere acquistata quando si prevede che l'energia autoprodotta non sarà sufficiente e l'energia convenzionale è disponibile a prezzi vantaggiosi. Si tratta di un disaccoppiamento temporale tra domanda e offerta,

che può essere applicato anche alle fonti rinnovabili, come l'energia eolica e gli impianti fotovoltaici. La combinazione con un sistema di accumulo crea l'opportunità di consumare l'energia in eccesso durante il giorno e di notte. Gli impianti EEG (legge tedesca sulle energie rinnovabili) possono rimanere collegati alla rete anche se l'energia che generano non è richiesta. Lo Stato, a sua volta, risparmia sui costi delle compensazioni. Nel 2022 il governo federale ha pagato circa 800 milioni di euro di indennizzi per gli impianti EEG che hanno dovuto essere scollegati dalla rete a causa del sovraccarico delle reti o della mancanza di consumo di energia. È il caso delle giornate ventose e soleggiate, in cui il fabbisogno di riscaldamento o raffreddamento è minima. Nell'implementazione reale, la combinazione di parco solare ed eolico e sistema di accumulo avviene al massimo nel punto di attacco alla rete comune. In questo modo si crea un'unità di riserva che può fornire potenza di bilanciamento primaria grazie al sistema di accumulo. Ciò significa che anche i parchi eolici più datati possono partecipare al mercato della potenza di bilanciamento primaria.

Digitalizzazione intelligente delle stazioni di rete locali

Anche se le interazioni energetiche all'interno di una fabbrica autonoma funzionano, è comunque chiaro che un microcosmo non può essere separato da un macrocosmo sovraordinato. Questo perché i settori sono strettamente interconnessi sia su piccola sia su larga scala. Per garantire l'alimentazione elettrica di un'azienda manifatturiera, è necessario tenere conto anche delle esigenze delle numerose utenze decentralizzate. L'espansione delle energie rinnovabili pone sfide sempre maggiori alle reti elettriche e, in particolare, alle stazioni di rete locali. Come già accennato, gli impianti di generazione decentralizzati, come gli impianti ad energia eolica o i parchi solari, funzionano in modo irregolare e quindi gravano sulle reti ad alta e media tensione con carichi di rendimento fluttuanti. La rete deve quindi diventare più intelligente e riconoscere tempestivamente i punti critici della rete stessa.

Phoenix Contact offre anche soluzioni in questo settore per digitalizzare in modo intelligente le stazioni della rete locale, garantendo così la trasparenza e la visione d'insieme di tutte le stazioni a distanza. I valori di misura registrati vengono utilizzati per regolare automaticamente i livelli di tensione, in modo da eliminare le fluttuazioni della rete ed eliminare più rapidamente i guasti. L'equalizzazione automatica delle fluttuazioni di tensione garantisce un'alimentazione elettrica affidabile sia per l'industria manifatturiera che per la popolazione.

Questi pochi esempi mostrano il potenziale dell'accoppiamento settoriale sulla strada verso una All Electric Society. È inoltre chiaro che le complesse interrelazioni possono essere affrontate solo con un'ulteriore digitalizzazione e l'uso mirato della tecnologia dei sensori per registrare i dati di misura. All'interno della produzione, gli eventi esterni devono essere integrati nell'automazione. Ciò include, ad esempio, informazioni provenienti dal controllo della produzione, dati economici dal mercato dell'energia o l'utilizzo previsto di edifici e macchine. Questi dati provengono direttamente dal sistema di gestione degli edifici Emalytics. Il framework IIoT è il cuore della soluzione. Dopo la normalizzazione, i punti di informazione registrati sono disponibili per l'intera rete come banca dati basata su server, indipendentemente da chi accede o si collega alla rete. Può quindi essere una macchina così come un impianto fotovoltaico, una pompa o un impianto di ventilazione. Emalytics contribuisce così all'ottimizzazione del collegamento a lungo termine.

Conclusione

La classica tecnologia degli edifici degli ultimi decenni oggi è in grado di fare molto di più, soprattutto quando si tratta di accoppiamento settoriale. Con Emalytics, Phoenix Contact punta su una soluzione che consente l'omologazione di diversi campi di applicazione: le colonnine di ricarica con la gestione dell'energia, la ventilazione e l'illuminazione con il Facility Management o il sistema di accumulo con la produzione. Il vantaggio di questo accoppiamento è che interi edifici e persino interi siti possono essere ottimizzati in termini di efficienza energetica. I miglioramenti vanno dall'utilizzo proprio dell'energia solare al risparmio energetico generale, fino alla manutenzione predittiva e alla gestione dei picchi di carico.