Kobling av fabrikk og bygning: En sentral energimanager sørger for bærekraftige synergieffekter Bygningsstyresystemet Emalytics Automation harmoniserer dataformater og nettkobler sektorer intelligent med hverandre.

Kortversjon

Med koblingen av sektorene fabrikkautomasjon og bygningsteknikk oppnås energetisk forhåndsstyring av produksjonen. Data fungerer her som grunnlaget for omfattende automatisering og nettkobling. For at alle sektorer skal snakke samme språk, kreves det digitalisering. Datagrensesnitt og harmoniserte dataformater tilrettelegger for enhetlig kommunikasjon mellom klassisk bygningsteknikk og produksjonsmaskinene. Kun på den måten vil man gjenkjenne vekselvirkninger, slik at den samlede organismen kan optimaliseres i ytterligere trinn.

Emalytics Automation har denne rollen hos Phoenix Contact. Utviklet som bygningsstyresystem kan man med denne løsningen energimessig forbedre komplette produksjonslokaliseringer. Med målet om at Emalytics skal kunne gjøre nytte av alle dataene fra samtlige konstruksjoner, gjør styresystemet alt til et enhetlig format, og legger det i skyen til Phoenix Contact.

Energetisk optimalisering av komplette beliggenheter

Generere, fordele og forbruke energi: Dette trekløveret av et helhetlig, innbyrdes nettkoblet energisystem tilrettelegger energi til rett tid og nøyaktig der den trengs. Det forutsetter en smart sektorkobling som bygger på elektrisk energi fra fornybare energikilder. Et slikt konsept danner grunnlaget for fremtidsbildet til All Electric Society. Den helhetlige tilnærmingen til elektrifisering, nettverking og automatisering, nettorganisering og automatisering av sektorene energi, industri, infrastruktur og mobilitet fungerer ikke bare i små, men også i store fabrikkmålestokker. Med komponenter og systemer for elektroteknikk, elektronikk og automasjon tilbyr Phoenix Contact løsninger på dette som skaffer synergieffekter mellom produksjon og bygningsautomatisering. Sistnevnte har potensial til å ivareta oppgaven til en sentral energiemanager i fremtiden. For tydeliggjøring: Hvis det for eksempel foreligger et større oppdrag i disposisjonen, lader bygningsstyringen opp den interne batteriakkumulatoren, slik at denne senere er i stand til å jevne ut topplast som forventes i produksjonen. I den forbindelse er det viktig å vite størrelsen på energibruken pr. produksjonsenhet.

Tidsmessig dekobling mellom energitilbud og -etterspørsel gjennom energiakkumulator

Hvis fordeling og lagring av egengenerert energi er en av kjernetankene bak sektorkobling, er tidlig bufring av energi som vanligvis genereres av energileverandørene, en god strategi å falle tilbake på. Målrettet innkjøp av gunstig strøm, kobling av enheter til energiakkumulatorer og effektiv lasttoppstyring (lasttoppkapping) sørger for høy tilgjengelighet og akseptable kostnader. På denne måten kan større energibehov – for eksempel i forbindelse med utnyttelse av produksjonslast eller behov for varme eller kulde i takt med årstidene – møtes med økonomisk gunstige kWh-priser. Strøm bør derfor kjøpes inn dersom det må antas at egengenerert energi ikke er tilstrekkelig og konvensjonell energi er tilgjengelig til en rimelig pris. Det dreier seg her om en tidsmessig dekobling mellom behov og tilbud.

En slik tidsmessig dekobling kan også overføres til leverandørene av fornybar energi – det vil si vindanlegg og solenergianlegg. Kombinasjonen med en energiakkumulator tilrettelegger for at overskytende energi fra dagtid kan forbrukes på nattestid. Slik kan anlegg som faller inn under den tyske loven om fornybare energier (EEG), også forbli på nettet hver gang det ikke er behov for energien de har generert. Staten på sin side sparer kostnader for kompensasjonsytelser. Den tyske staten betalte her i 2022 rundt 800 millioner euro i godtgjørelse for EEG-anlegg som måtte tas av nettet som følge av overbelastede nett eller mangel på energiuttak. Dette kan være tilfelle på vindfulle eller solfylte dager der behovet for kjøling eller varme er lavt. Omsatt i praksis forløper kombinasjonen vind-/solcellepark og akkumulator optimalt sett på det felles nettilkoblingspunktet. Her dannes det en reserveenhet som, på grunn av energiakkumulatoren, kan tilrettelegge primærstandardytelse. Slik kan også eldre vindparker delta på markedet for primærstandardytelse.

Intelligent digitalisering av lokale fordelingsstasjoner

Når de energetiske vekselforholdene innenfor en lukket fabrikk fungerer, blir det likevel tydelig at et mikrokosmos ikke kan avgrenses fra et overordnet makrokosmos. For sektorene i det små og i det store, er tett forbundet med hverandre. Hvis energiforsyningen til en produserende bedrift må sikres, må kravene til alle de desentrale nettdeltakerne også hensyntas. Utbyggingen av fornybare energiformer fører til at strømnettene, og først og fremst lokale fordelingsstasjoner, stilles overfor stadig større utfordringer. Som nevnt ovenfor kjører desentrale anlegg for generering av energi – som vindanlegg og solcelleparker – ujevnt, og belaster derfor høy- og mellomspenningsnettene med svingende produksjonslast. Nettet må derfor bli smartere, og kritiske nettpunkter må gjenkjennes på et tidlig stadium.

Også på dette området tilbyr Phoenix Contact løsninger for smart digitalisering av lokale fordelingsstasjoner, for slik å sørge for transparens og oversikt over samtlige stasjoner, på avstand. Innsamlede måleverdier brukes til automatisert justering av spenningstrinnene, slik at svingninger i nettet kan utelukkes og feil kan utbedres raskere. Med den automatiske utjevningen av spenningssvingninger er pålitelig energiforsyning sikret innen både produserende industri og for befolkningen generelt.

Disse få eksemplene viser allerede hvilket potensial som hviler innen sektorkobling på veien mot All Electric Society. Noe annet som også blir tydelig, er at det bare er mulig å imøtegå disse komplekse sammenhengene ved hjelp av en fortsatt digitalisering samt målrettet bruk av sensorsystemer for innsamling av måledata. I produksjonen gjelder det å integrere ytre hendelser i automasjonen. Dette er for eksempel informasjon fra produksjonsstyring, økonomiske data fra energimarkedet eller forventet bruk av bygninger og maskiner. Disse dataene flyter direkte inn fra bygningsstyresystemet Emalytics. IIoT-Framework er selve hjertet i løsningen. Etter normaliseringen er innsamlede informasjonspunkter tilgjengelige for hele nettverket som serverbasert database – uavhengig av hvem som har tilgang til nettverket eller er tilkoblet dette. Det kan derfor dreie seg om en maskin, et solenergianlegg, en pumpe eller et lufteanlegg. Emalytics bidrar dermed til en optimalisering av helheten på lang sikt.

Fasit

Den klassiske bygningsteknikken gjennom de forrige tiårene yter i dag adskillig mer, spesielt hva sektorkobling angår. Med Emalytics har Phoenix Contact valgt en løsning der forskjellige bruksområder kan kobles til hverandre – ladestasjonene til energistyringen, ventilasjonen og belysningen til Facility Management eller energiakkumulatorene til produksjonen. Fordelen ved denne koblingen: Komplette bygninger og helt til komplette områder kan energetisk optimaliseres, og det helhetlig. Forbedringene strekker seg her fra egenbruk av solenergi, generelle energibesparelser og forutseende vedlikehold og helt til lasttoppstyring.