De sprong naar de werkelijkheid Doe het gewoon. In Blomberg is een fabrieksgebouw gebouwd waarin energiezuiniger en duurzamer kan worden geproduceerd dankzij een geavanceerd gelijkstroomnet. Een kijkje achter de schermen laat zien hoe gelijkstroom in de praktijk werkt.
2.760 zonnepanelen op een dakoppervlak van 11.000 m²
De All Electric Society Factory
Een zonnige middag in Blomberg. Lange rijen zonnepanelen golven op het dakoppervlak van 11.000 m² als een zee van glas. Zodra zonlicht het halfgeleidermateriaal raakt, gaat er elektriciteit stromen. Afgezien van de grootte van het systeem is dit een heel normaal beeld op veel Duitse daken.
Maar dit gebouw is anders: waar elders omvormers ervoor zorgen dat de gelijkstroom van de solarinstallatie wordt omgezet in wisselstroom, stroomt deze hier rechtstreeks naar een lokaal DC Power Grid. "Een DC Power Grid optimaliseert de hele energieketen van opwekking, distributie, opslag en verbruik", legt Tobias Lüke, expert voor gelijkstroomnetten bij Phoenix Contact, uit.
De expert begint zijn rondleiding door het gebouw graag op het dak. Hier, op het solarveld, wordt duidelijk waarom gelijkstroom overal terrein wint: "Het zijn niet alleen generatoren die op gelijkstroom werken, maar ook energieopslag en verbruikers. De meeste elektrische apparaten en productie-eenheden werken op gelijkstroom."
DC-laadpalen van de All Electric Society Factory
Belastingen die de pieken wegnemen
Er zijn ook tien laadpunten te vinden voor de fabriek van All Electric Society. Ze zijn belangrijke spelers in de DC-kosmos. Tobias Lüke leidt daarom de weg naar de parkeerplaats, waar de energieautomaten op een rij staan. "In de toekomst kunnen bedrijfsauto's hun tractiebatterijen niet alleen opladen via bidirectionele DC-laadpunten (DC = gelijkstroom), maar ook rechtstreeks energie terugleveren aan het systeem zonder deze opnieuw te hoeven converteren", legt Lüke uit.
Een kijkje in een van de laadpalen laat zien dat Phoenix Contact goed gepositioneerd is voor het onderwerp gelijkstroom. "Overspanning- en apparaatbeveiliging, DC-vermogensschakelaars en laadconnectoren – de energiestromen worden optimaal geregeld door onze vermogensmodules."
Maar de voertuigaccu's zijn nog lang niet alles: Tobias Lüke wijst op een onopvallende witte container: "Een stabiele energievoorziening op basis van hernieuwbare energie vereist voldoende grote en betrouwbare opslagsystemen om fluctuaties te compenseren", legt de DC-expert uit.
"En we kunnen deze opslagsystemen gebruiken om belastingspieken ten opzichte van het openbare voedingsnet te compenseren." Belastingspieken treden bijvoorbeeld op wanneer grote elektromotoren in productiemachines opstarten. Je verbruikt dan kortstondig meer elektriciteit dan met de leverancier is afgesproken. En dat komt hem duur te staan. "Door belastingspieken te bufferen met onze batterijen konden we de elektriciteitskosten met wel 80 % verlagen."
Schakelkasten voor het DC Power Grid
Denken, sturen en controleren
Tobias Lüke leidt ons naar de technische catacomben van het gebouw, naar de kelder waar het centrale zenuwstelsel van de gelijkstroomvoeding zich bevindt. Schakelkast volgt schakelkast. Ze integreren niet alleen de fotovoltaïsche installatie, batterijopslag en laadpalen in het systeem. Dit is ook de plek waar elektriciteit van het openbare net wordt toegevoerd of overschotten worden teruggeleverd.
"Onze vermogensmodules kunnen bidirectioneel worden bediend, d.w.z. in beide richtingen", legt Lüke uit, terwijl hij een schakelkast opent waarin de modules als laden in een rij staan. "Dankzij het modulaire ontwerp kunnen de schakelkasten flexibel worden uitgerust en kan de output gemakkelijk naar wens worden geschaald."
DC-schakelkast in de All Electric Society Factory
Koperefficiëntie en energiebesparing
Eén draai en de schakelkast is open. Veel rood en wit in gezellige saamhorigheid – plus en min in het DC Power Grid. Wat ook meteen opvalt, is dat kabels en andere componenten aanzienlijk kleiner zijn dan in conventionele distributiesystemen – nog een voordeel van deze technologie: "Gelijkstroomnetten hebben minder koper nodig voor de stroomtransmissie. Op deze manier kan tot 55% van deze dure grondstof worden bespaard", zegt Lüke. De witte en rode strings van de PV-installatie komen hier ook terecht in het controlecentrum. Ze voeden de zogenaamde DC-bus via DC/DC-converters met een totaal vermogen van 120 kW.
De gelijkstroom wordt vanaf de laagspanningshoofdverdeler naar de productieruimte gedistribueerd. Hier werkt de verlichting rechtstreeks met energie uit de DC-grid. Twee takken leiden naar de verbinding met de productiemachines. "In het DC Power Grid kunnen we de remenergie van robots en aandrijvingen gebruiken en direct terugvoeren in het systeem", zegt Lüke, die het volgende belangrijke voordeel van gelijkstroom uitlegt. "Afhankelijk van de toepassing kan alleen al deze recuperatie de efficiëntie met wel 20% verhogen."
Als er ondanks alle verbruikers en opslagunits nog steeds overtollige energie in het DC Power Grid zit, voeren de bidirectionele AC/DC-converters deze energie terug naar het openbare wisselstroomnet op een netconforme manier.
Vermogensschakelaar CONTRACTON ELR HDC
Het wordt tastbaar
De vermogensschakelaar ELR HDC wordt overal gebruikt waar DC-belastingen veilig moeten worden geschakeld in de fabriek van All Electric Society. Het combineert de functies van contactor, schakelen, bewaken, voorladen en netwerkcapaciteit. Speciale DC-energiemeters registreren de energiestromen. En de ArcZero DC-connector wordt gebruikt om DC-aansluitingen te verbinden. Het maakt boogvrij aansluiten en loskoppelen onder belasting mogelijk.
Belastingsmanagement en DC-netwerkmanagement op een hoger niveau worden afgehandeld door het softwareplatform PLCnext Engineer. Het combineert de afzonderlijke gebieden tot een holistisch systeem. De besturing integreert ook gegevens zoals elektriciteitskosten op de elektriciteitsbeurzen, weersvoorspellingen en dagelijks bijgewerkte gegevens van het meetstation op het dak in het energiebeheersysteem van het gebouw.
Tobias Lüke, expert voor gelijkstroomnetten
Niet alleen praten
De All Electric Society Factory in Blomberg heeft al een reputatie in de industrie die tot ver buiten de landsgrenzen reikt. Gelijkstroom werkt hier en nu al, zoals de productie die is ontworpen voor gelijkstroom elke dag bewijst met haar energiebalans.
Maar "dit systeem is ook uitdrukkelijk ontworpen voor experimentele doeleinden en operationele tests", voegt Tobias Lüke toe. Over het geheel genomen hopen de organisatoren van dit proefproject verdere besparingen te realiseren en de efficiëntie te verhogen. De plannen omvatten de bouw van een kleine windenergiecentrale, een elektrolyser voor de productie van waterstof en brandstofcellen, die op hun beurt elektriciteit opwekken uit de opgeslagen waterstof.
Phoenix Contact zet zich al lange tijd in voor het onderzoek naar en de ontwikkeling van gelijkstroomtechnologie en is medeoprichter van de Open Direct Current Alliance (ODCA). Toen de planning van het gebouw begon, waren er nauwelijks componenten en normen voor het gebruik van gelijkstroomtechnologie op de markt. Vandaag de dag liggen de zaken anders, benadrukt Tobias Lüke: "Met de beschikbare componenten, de vooruitgang in de regelgeving, de toenemende expertise en de samenwerking met competente partners is het ook voor andere bedrijven de moeite waard om de sprong te wagen."
Het is donker geworden in Blomberg. We zijn aan het einde van de rondleiding en Tobias Lüke sluit de poort van wat waarschijnlijk een van de meest innovatieve fabrieksgebouwen in Europa is.
Conclusie
Gelijkstroom omringt ons al lang in elke hoek van ons dagelijks leven. Een holistische kijk op deze energie biedt echter een schat aan potentiële besparingen. De All Electric Society Factory is op zoek gegaan naar deze schat. En niet alleen als eenmalig project, maar als blauwdruk voor vele andere industriële en productiegebouwen.
De introductie van gelijkstroomsystemen in de productielogistiek en de industrie biedt een groot potentieel voor energiebesparing, vooral voor dynamische belastingen zoals robots die in de productie worden gebruikt: belastingspieken kunnen met maximaal 85% worden verminderd en de energie-efficiëntie kan met maximaal 20% worden verhoogd.
Als dit consequent wordt doorgevoerd, verliest het schrikbeeld van dure industriële elektriciteit snel zijn schrikwekkende karakter. Het gebouw als energiebron en opslagfaciliteit – vandaag, met bestaande technologie en in een moeilijke productieomgeving.
Kom in contact met onze experts
Overige bijdragen
Gelijkstroom met passie
Lokale gelijkstroomnetten kunnen tot 20 procent energie besparen, zorgen ervoor dat de opgewekte stroom direct kan worden opgeslagen en verlagen de benodigde hoeveelheid hulpbronnen die nodig zijn voor het inrichten ervan.
Gelijkstroomnetten voor de sectorkoppeling
Elektromobiliteit, solarinstallaties en accuopslag brengen een revolutie teweeg in de industrie.