Koppeling van fabriek en gebouw: een centrale energiemanager creëert duurzame synergie-effecten Het gebouwmanagementsysteem Emalytics Automation harmoniseert dataformaten en koppelt sectoren op intelligente wijze in één netwerk.

In het kort

Door de sectoren fabrieksautomatisering en gebouwentechniek aan elkaar te koppelen, is het mogelijk om de productie vooraf energie-efficiënt te regelen. Data vormen de basis voor uitgebreide automatisering en netwerkkoppeling. Digitalisering is nodig om alle sectoren dezelfde taal te laten spreken. Data-interfaces en geharmoniseerde dataformaten maken gestandaardiseerde communicatie mogelijk tussen traditionele gebouwentechniek en productiemachines. Dit is de enige manier om interacties te identificeren en zo het hele organisme in verdere stappen te optimaliseren.

Emalytics Automation neemt deze rol op zich bij Phoenix Contact. Deze oplossing is ontwikkeld als gebouwbeheersysteem en kan worden gebruikt om de energie-efficiëntie van hele productielocaties te verbeteren. Om de data van alle vakgebieden bruikbaar te maken voor Emalytics, brengt het beheersysteem ze in een gestandaardiseerd formaat en slaat ze op in de Phoenix Contact-cloud.

Energieoptimalisatie van complete vestigingen

Energie opwekken, distribueren en verbruiken: dit drieluik van een allesomvattend energiesysteem in een netwerk levert energie precies waar die op dat moment nodig is. Dat vereist een slimme sectorkoppeling op basis van hernieuwbaar opgewekte elektrische energie. Een dergelijk concept vormt de basis van de toekomstvisie van de All Electric Society. De allesomvattende benadering van elektrificatie, netwerkkoppeling en automatisering van de energiesector, de industriële sector, infrastructuur en mobiliteit werkt niet alleen op grote schaal, maar ook op kleinere fabrieksschaal. Met componenten en systemen voor de elektrotechniek, elektronica en automatisering biedt Phoenix Contact oplossingen die duurzame synergie-effecten creëren tussen productie en gebouwenautomatisering. Dat laatste heeft het potentieel om in de toekomst de rol van centrale energiemanager op zich te nemen. Ter illustratie: als er bijvoorbeeld een grote bestelling is gepland, laadt het gebouwbeheer de interne accuopslag op zodat deze later de verwachte belastingspieken in de productie kan afvlakken. Hiervoor is het nodig om te weten hoeveel energie er per productie-eenheid wordt gebruikt.

Tijdelijke ontkoppeling van vraag en aanbod van energie door energiebuffers

Als de distributie en opslag van zelf opgewekte energie een van de kernideeën van sectorkoppeling is, is het vroegtijdig bufferen van energie die conventioneel wordt opgewekt door de energieleveringsbedrijven (EVU) een voor de hand liggende terugvalstrategie. De gerichte aankoop van goedkope elektriciteit, de koppeling van gebouwen aan energiebuffers en een effectief management van de piekbelasting (piekscheren) zorgen voor een hoge beschikbaarheid tegen aanvaardbare kosten. Op deze manier kan aan grote energiebehoeften – bijvoorbeeld in de context van een hoge bezettingsgraad van de productiecapaciteit of seizoensgebonden, aanzienlijke verwarmings- of koelingsbehoeften – worden voldaan tegen voordelige kWh-prijzen. Elektriciteit moet daarom worden gekocht als het te verwachten is dat de zelf opgewekte energie niet voldoende zal zijn en conventionele energie beschikbaar is tegen voordelige prijzen. Dit is een tijdelijke ontkoppeling van vraag en aanbod.

Een dergelijke ontkoppeling in de tijd kan ook worden toegepast op hernieuwbare energiebronnen, zoals windenergie en fotovoltaïsche installaties. De combinatie met een energiebuffer creëert de mogelijkheid om de overtollige energie overdag 's nachts te verbruiken. EEG-installaties (EEG = hernieuwbare energiewetgeving in Duitsland) kunnen ook aangesloten blijven op het net als de energie die ze opwekken niet nodig is. De staat bespaart op zijn beurt kosten voor compensatiebetalingen. In 2022 betaalde de federale overheid ongeveer 800 miljoen euro aan compensatie voor EEG-centrales die van het net moesten worden gehaald wegens overbelaste netten of een gebrek aan energieverbruik. Dit kan het geval zijn op winderige en zonnige dagen wanneer er weinig behoefte is aan verwarming of koeling. In de praktijk vindt de combinatie van een solarpark en een opslagsysteem in het beste geval plaats op het gemeenschappelijke netaansluitpunt. Hierdoor ontstaat er een reserve-eenheid die dankzij de energiebuffer primair regelvermogen kan leveren. Dit betekent dat ook oudere windparken kunnen deelnemen aan de markt voor primaire regelvermogens.

Intelligente digitalisering van lokale transformatorstations

Als de energetische interacties binnen een op zichzelf staande fabriek werken, wordt al snel duidelijk dat een microkosmos niet gescheiden kan worden van een overkoepelende macrokosmos. Dit komt omdat de kleine en grote sectoren nauw met elkaar verbonden zijn. Als de energievoorziening van een productiebedrijf moet worden gegarandeerd, moet ook rekening worden gehouden met de eisen van de vele decentrale netdeelnemers. De uitbreiding van hernieuwbare energie stelt elektriciteitsnetten en vooral lokale netstations voor steeds grotere uitdagingen. Zoals reeds vermeld, werken decentrale opwekkingsinstallaties – zoals windturbines of solarparken – onregelmatig en belasten ze daarom het hoog- en middenspanningsnet met fluctuerende opbrengstbelastingen. Het netwerk moet dus slimmer worden en kritieke netwerkpunten in een vroeg stadium herkennen.

Phoenix Contact biedt op dit gebied ook oplossingen om lokale netwerkstations op intelligente wijze te digitaliseren en zo te zorgen voor transparantie en overzicht van alle stations op afstand. De geregistreerde meetwaarden worden gebruikt om de spanningsniveaus automatisch aan te passen, zodat netfluctuaties worden geëlimineerd en storingen sneller worden verholpen. De automatische egalisatie van spanningsschommelingen zorgt voor een betrouwbare energievoorziening voor zowel de verwerkende industrie als voor de bevolking.

Deze paar voorbeelden tonen het potentieel van de sectorkoppeling op weg naar een All Electric Society. Het is ook duidelijk dat de complexe onderlinge relaties alleen kunnen worden aangepakt met verdere digitalisering en gericht gebruik van sensortechnologie om meetdata vast te leggen. Binnen de productie moeten externe gebeurtenissen worden geïntegreerd in de automatisering. Dit omvat bijvoorbeeld informatie uit de productiecontrole, economische data van de energiemarkt of het verwachte gebruik van gebouwen en machines. Deze data komen rechtstreeks uit het gebouwmanagementsysteem Emalytics. Het IIoT-framework vormt het hart van de oplossing. Na de normalisatie zijn de geregistreerde informatiepunten beschikbaar voor het hele netwerk als een servergebaseerde databank – ongeacht wie toegang heeft tot of verbonden is met het netwerk. Het kan dus om een machine, maar ook om een fotovoltaïsche installatie, pomp of ventilatiesysteem gaan. Emalytics draagt zo bij aan het optimaliseren van het netwerk op de lange termijn.

Conclusie

De klassieke gebouwentechniek van de afgelopen decennia kan tegenwoordig veel meer, vooral als het gaat om sectorkoppeling. Met Emalytics vertrouwt Phoenix Contact op een oplossing waarmee verschillende toepassingsgebieden aan elkaar kunnen worden gekoppeld – laadpalen met energiebeheer, ventilatie en verlichting met Facylity Management of de energiebuffer met de productie. Het voordeel van deze koppeling is dat het energieverbruik van hele gebouwen en zelfs hele locaties kan worden geoptimaliseerd. De verbeteringen variëren hier van eigen gebruik van zonne-energie tot algemene energiebesparingen en het preventieve onderhoud en management van de piekbelasting.