All Electric Society Factory – et godt eksempel på et likestrømsnett Vår nye bygning utnytter potensialet til energiformer fra fornybare kilder, til det fulle. Det egne, industrielle likestrømsnettet fungerer som en blåkopi og mål på utforskning av den nye høyspennings-likestrømsteknologien.

All Electric Society Factory hos Phoenix Contact i Blomberg, NRW

Medarbeider under planlegging av den nye Gebäude 60 og likestrømsnettet

Utfordring

CO₂-nøytralitet og dekarbonisering er de globale målene som Phoenix Contact også er pådriver for. Fremtidsbildet All Electric Society beskriver en verden der energi fra fornybare ressurser er tilgjengelig i tilstrekkelig grad, og til en betalbar pris. Denne visjonen forutsetter bærekraftige konsepter for energiforsyning og sektorkobling samt en intelligent energistyring. En av tilnærmingene innebærer å bygge ut likestrømsnett i industrien.
Forskningsprosjekter som DC-industrien viser allerede fordelene ved likestrømssystemer for industriell bruk. Bruk av rekuperasjonsenergi, en mer effektiv energioverføring mellom sektorene og fornuftig håndtering av ømfintlige ressurser skaper en bedre energivurdering i likestrømsnettet.

Ansatte på byggeplassen til All Electric Society Factory

Vår løsning En egen bygning med likestrømsnett

Som leverandør for komponenter, systemer og løsninger innen elektroteknikk, elektronikk og automatisering ønsker vi selvsagt også å selv teste fordelene ved et likestrømsnett og den forbedrede energibruken dette innebærer, og utover dette utvikle nyskapende løsninger.
For oss var det derfor nærliggende å bygge opp et eget likestrømsnett med egne komponenter. For likestrømsnettet i vår nye bygning, All Electric Society Factory, i Blomberg, ble det tatt i bruk eksisterende løsninger, og det ble utviklet nye komponenter som kan brukes i et likestrømsnett med 650 V.

Likestrømsnettet i All Electric Society Factory mates blant annet fra det offentlige vekselstrømsnettet og forbinder flere leverandører og akkumulatorer med likestrømsforbrukerne. Både generering av energi fra fornybare kilder via solenergianlegg og lagring av energi i batterier foretas med likestrøm. Her ligger en stor fordel i reduksjon av omformingstap samt materialbesparelser i installasjonen og i enhetene.

Via spenningsnivået med 650 V i et TN-system forbinder likestrømsnettet solenergianlegg, batteriakkumulatorer og E-mobilitet-ladestasjoner. I tillegg forsynes flere lavspennings-DC-IT-systemer med 400 V fra dette 650-V-DC-nettet. Til disse 400-V-DC-undersystemene er det tilkoblet forbrukere som for eksempel belysning, styrestrømskretser og produksjonsanlegg.

Likestrømsnettet i detalj Sektorkobling sørger for sikker forsyning

Takmontert solenergianlegg på den nye bygningen, All Electric Society Factory

Batteriakkumulator foran den nye bygningen til Phoenix Contact

Ladestasjoner for elbiler foran All Electric Society Factory

Forsyning fra vekselstrømsnettet

Nettet på 650 V DC genereres fra lavspenningsvekselstrømsnettet via CHARX High Power-moduler. Den toveis tilknytningen muliggjør i tillegg energigjenvinning av overskytende energi fra andre innmatere, i det offentlige forsyningsnettet.

Forsyning via solenergi

Til DC-lavspennings-hovedstrømsfordelingen er det montert et solenergianlegg med 100 kW Peak. Generering av energi fra fornybare kilder er basert på likestrøm. Den nødvendige DC-DC-omformingen forløper særdeles enkelt via CHARX-effektmoduler i 19"-format med MPP-Tracking, da en synkronisering med et vekselstrømsnett ikke er nødvendig. En intelligent nettorganisering med leverandører og forbrukere med et energistyringssystem (EMS) integrerer den volatile genereringen av energi ved bruk av en batteriakkumulator på en slik måte at energiflyten fra det offentlige energiforsyningsnettet minimeres.

Batteriakkumulatorer

For å utjevne langvarige effektbehov i All Electric Society Factory er det implementert en batteriakkumulator med 300 kWh. I tråd med vanlig praksis, er den av brannbeskyttelses- og forsikringstekniske årsaker plassert utenfor bygningen.
Batteriakkumulatoren kan brukes for å dekke topplast, såkalt lasttoppkapping, for eksempel ved igangkjøring av større maskiner. Også ved avbrudd i det offentlige nettet kan batteriakkumulatoren trekkes inn og sørger slik for stabilitet og forsyningssikkerhet i hele likestrømsnettet.

E-mobilitet og ladeinfrastruktur

Den toveis tilknytningen av elladestasjoner i 650-V-likestrømsnettet åpner for energiflyt i to retninger. Kjøretøybatterier kan dermed lades, og også på kort tid brukes som energiakkumulatorer. Kombinert med den intelligente kontrolleren i serien PLCnext Control og en EMS (energistyringssystem) gjør dette at meget høy topplast kan dekkes på kort tid og bidra til god nettkvalitet.

Forbruker i likestrømsnett

Internt forsyner 650 V DC-nettet forbrukere i fast installasjon. Fra 650-V-DC-nettet forsynes i tillegg sluttstrømskretser på spenningsnivået 400 V DC via isolerende omformere, for eksempel for belysning og tilkoblinger for mobile enheter. 400 V underlikestrømsnett er dermed isolerte likestrømskretser (DC-IT-system).
For å forsyne PC-er, skjermer og LED-belysningsteknikk trenger dagens vekselspenningsutstyr på AC-lavspenningsnivået strømforsyninger med likeretter og DC-mellomkretser. Hvis disse enhetene forsynes direkte fra et likestrømsnett, kan en stor del av vekten og volumet til inngangskretsene reduseres.
Med lavere spenning i sluttstrømskretsene er personvern i tilknytning til DIN VDE 0100-410 hensyntatt. IT-nettene har isolasjonsovervåking, og kobles ut ved feil.
I ytelsessterke, industrielle anvendelser kan det brukes DC-sluttstrømskretser med CHARX-DC-DC-omformere. Hvis det må brukes en 24-V-DC-hjelpeforsyningsspenning, kan monteringsskinnestrømforsyningene i serien QUINT POWER benyttes.