Przyszłościowa technologia prądu stałego firmy Phoenix Contact umożliwia zrównoważone i regeneracyjne zasilanie, magazynowanie i dystrybucję energii. Odkryj nasze rozwiązania DC dla bezpiecznych aplikacji mikrosieci DC.
Innowacyjna technologia DC dla bardziej zrównoważonego rozwoju tu i teraz
Zrównoważony rozwój to coś więcej niż tylko modne słowo: to zawsze była nasza misja.
Phoenix Contact zabierze Cię do świata z energią z odnawialnych źródeł, która jest efektywnie przechowywana i dystrybuowana. Dzięki temu energia elektryczna może być wykorzystywana w każdym czasie i w każdym miejscu. Dlatego w Phoenix Contact koncentrujemy się na koncepcjach i rozwiązaniach bezpiecznego wykorzystania technologii DC w mikrosieciach.
Zrównoważony rozwój zaczyna się już od właściwego wykorzystania technologii DC.
Prąd stały – przemysłowy system energetyczny przyszłości?
Od wytwarzania, poprzez magazynowanie, aż po zasilanie
W dzisiejszym świecie większość urządzeń końcowych jest już zasilana prądem stałym (DC). Zarówno stacje ładowania, jak i napędy elektryczne w warunkach przemysłowych zasilane są prądem stałym generowanym z prądu przemiennego. Dlatego różne przedsiębiorstwa w ramach projektu C-INDUSTRIE i DC-INDUSTRIE 2 prowadziły badania nad całościową, opartą na prądzie stałym inteligentną siecią energetyczną.
Ideą jest, że prąd stały wytwarzany przez odnawialne źródła energii bezpośrednio zasila odbiorniki w sieci, np. maszyny, silniki czy przenośniki taśmowe, z minimalizacją strat konwersji.
Dzięki połączeniom w sieci DC możliwy jest również zwrot energii hamowania systemu do sieci w postaci energii elektrycznej. Wytworzone nadwyżki są gromadzone w zasobnikach energii i w razie potrzeby wprowadzane z powrotem do sieci. Dzięki temu moc dostarczana do sieci zmniejsza się nawet o 80%. Ponadto można zredukować zarówno obciążenie szczytowe, jak i obciążenie sieci publicznej.
Zalety sieci DC
Zwiększenie efektywności energetycznej dzięki rekuperacji energii, zmniejszeniu strat konwersji i wykorzystaniu energii odnawialnych i zasobników energii
Optymalizacja zasobów dzięki redukcji zużycia miedzi nawet o 55% a także zmniejszeniu kosztów urządzeń i zapotrzebowania na powierzchnię
Unikanie przestojów w produkcji spowodowanych awariami w sieci zasilającej
Podstawy inteligentnego sterowania przepływem energii
Sieć DC w przemyśle
Energia słoneczna
Systemy fotowoltaiczne są ważnymi producentami energii odnawialnej. Wytwarzają one prąd stały i dlatego mogą być skutecznie zintegrowane z siecią DC bez potrzeby konwersji na prąd przemienny. Chętnie doradzimy w tematach zarządzania dostawami energii do sieci, aplikacji fotowoltaicznych i ochrony przed przepięciami dla dachowych instalacji fotowoltaicznych.
Energia z turbin wiatrowych może być dostarczana z obwodu pośredniczącego DC do sieci DC za pomocą przetwornicy DC/DC. Sprzężenie za pośrednictwem sieci prądu przemiennego nie jest już konieczne.
Tutaj znajdziesz nasze rozwiązania dla turbin wiatrowych, modułowego monitorowania stanu i pomiaru prądu piorunowego.
Dwukierunkowe podłączenie stacji ładowania do sieci DC umożliwia ładowanie akumulatorów pojazdów, a także krótkoterminowe wykorzystanie jako zasobniki energii.
Jako producent technologii ładowania prądem stałym, Phoenix Contact dostarcza komponenty do projektowania i montażu stacji ładowania prądem stałym dla pojazdów elektrycznych. Dowiedz się więcej o kablach ładowania DC, sterownikach ładowania DC i energoelektronice DC.
Nadwyżki energii z elektrowni słonecznych i turbin wiatrowych mogą być efektywnie wykorzystane poprzez elektrolizę do produkcji paliw (power-to-fuel), wodoru i metanu (power-to-gas), amoniaku i metanolu (power-to-liquid) lub innych chemikaliów. Substancje te z kolei wykorzystywane są do wytwarzania energii elektrycznej, a więc przyjmują rolę zasobnika energii. Zasobniki energii zapewniają stabilność w sieciach DC. Elektroliza opiera się również na prądzie stałym, dzięki czemu integracja systemów Power-to-X z siecią DC jest racjonalna.
Dowiedz się więcej o komponentach do monitorowania, automatyzacji i cyfryzacji elektrolizy.
Wiele biurowych urządzeń komunikacyjnych, takich jak komputery PC i monitory, a także technologia oświetlenia LED, wymaga wewnętrznie napięcia stałego. Aby podłączyć te odbiorniki do sieci prądu przemiennego, wymagane są zasilacze z prostownikiem i obwodami pośredniczącymi DC. Jeśli jednak odbiorniki te zostaną zintegrowane z siecią DC, można zaoszczędzić znaczną część układu wejściowego zasilaczy. Oszczędza to komponenty, wagę i objętość.
W przypadku sieci DC myśli się o silnikach prądu stałego stosowanych jako napędy. Jednak wcześniej używane silniki trójfazowe mogą być również skutecznie zintegrowane z siecią DC dzięki obwodowi pośredniczącemu prądu stałego w falownikach. W ten sposób można zmniejszyć obciążenia szczytowe, zwłaszcza w przypadku robotów i przenośników taśmowych. Ponadto energia hamowania może być skutecznie odzyskiwana w sieci DC poprzez rekuperację.
W sieciach DC stosuje się magazyny energii do wspomagania pracy sieci. Nadwyżka energii może być magazynowana i udostępniana w razie potrzeby. Integracja zasobników energii zmniejsza również obciążenia szczytowe, na przykład podczas uruchamiania dużych maszyn, co odciąża publiczną sieć zasilającą.
Przedstawiamy innowacyjne rozwiązania do zasobników energii.
Dwukierunkowe połączenie z siecią AC umożliwia zarówno dostarczanie energii z sieci prądu przemiennego do sieci DC, jak i oddawanie nadwyżek energii z sieci DC do publicznej sieci zasilającej.
Grid Management
Efektywne zarządzanie siecią umożliwia inteligentną sterowanie przepływami energii. Poprzez analizę danych można zidentyfikować i uniknąć wąskich gardeł. Pomaga to zoptymalizować wykorzystanie dostępnej energii.
FAQ: Technologia prądu stałego
Szczególnie sektor przemysłowy poszukuje odpowiednich rozwiązań niezbędnych do realizacji celów klimatycznych. W czasach transformacji klimatycznej świat zmaga się z rosnącymi kosztami energii, ograniczeniami zasobów i rosnącym zapotrzebowaniem na energię. Jednym z podejść do rozwiązania tego problemu jest przejście w fabryce z sieci prądu przemiennego na sieć prądu stałego. Wytwarzanie energii odnawialnej, magazynowanie energii i odzysk energii to słowa kluczowe transformacji klimatycznej realizowanej w mikrosieci DC. Dzięki temu można zmniejszyć zużycie energii i obciążenia szczytowe (peak shaving). Odciąża to i stabilizuje sieć zasilającą. Projektowanie sieci DC w przemyśle jest jednym z podejść do zrównoważonej produkcji przemysłowej przyszłości.
W mikrosieci opartej na prądzie stałym, energia elektryczna jest generowana poprzez efektywną integrację odnawialnych źródeł energii, która jest wytwarzana w sposób neutralny pod względem emisji CO₂. Energia ta jest wykorzystywana bezpośrednio przez odbiorniki elektryczne w sieci DC bez dalszej konwersji z DC na AC. Pozwala to ograniczyć straty konwersji, co zmniejsza zużycie energii. Ponadto możliwe jest wykorzystanie całej energii hamowania procesów podnoszenia. Energia, która w przeciwnym razie zostałaby utracona w postaci ciepła, jest wprowadzana z powrotem do sieci DC jako energia elektryczna. Zasobniki energii gromadzą nadwyżki energii elektrycznej prądu stałego do późniejszego wykorzystania. Połączenie zrównoważonego wytwarzania, rekuperacji i magazynowania energii zapewnia bardziej zrównoważony rozwój i wyższą efektywność energetyczną w fabryce.
Oprócz oszczędności w zużyciu energii, zastosowanie sieci DC tworzy również potencjał w zakresie oszczędności materiałów i przestrzeni.
Straty energii można zmniejszyć o około 6 do 8%, rezygnując z konwersji DC-AC. Ponadto zastosowanie odpowiedniego zasobnika energii prowadzi do zmniejszenia mocy dostarczanej do sieci nawet o 80%. Pełne wykorzystanie energii hamowania pozwala również na 15 do 20% większe oszczędności energii, w zależności od zastosowania. Czynniki te znacznie zwiększają efektywność energetyczną sieci DC w porównaniu do sieci prądu przemiennego.
Potencjał oszczędności materiału i miejsca jest również znaczny. W sieciach DC możliwe są oszczędności do 40% miedzi i materiałów izolacyjnych przy identycznej mocy. W czasach ograniczonych zasobów jest to istotne. Urządzenia zasilane prądem stałym mają również znacznie mniejsze rozmiary niż urządzenia zasilane prądem przemiennym. Zmniejszone zużycie materiału pozwala na dalszą oszczędność miejsca.
Zamiana prądu stałego na prąd przemienny lub napięcia stałego na napięcie prądu przemiennego wiąże się ze stratami, ponieważ proces ten wymaga dostarczenia energii. Zwiększa to jej zużycie, co z kolei zmniejsza efektywność energetyczną. Ponadto konieczne są przetwornice DC-AC, które wymagają odpowiedniego miejsca w aplikacji, które można zaoszczędzić, rezygnując z konwersji.
Bezpośrednie wykorzystanie prądu stałego przez odbiorniki zastępuje dotychczasowe konwersje DC-AC-DC. Dzięki temu rośnie efektywność energetyczna, ponieważ sieć zasilana wyłącznie prądem stałym zwykle oszczędza 6 do 8% energii w porównaniu do sieci zasilanej prądem przemiennym. Dalsze oszczędności są możliwe dzięki wykorzystaniu energii hamowania i bezpośredniemu magazynowaniu prądu stałego.
W zastosowaniach DC łuk elektryczny może spowodować uszkodzenie styków i części obudowy, a w najgorszym przypadku również stanowić zagrożenie dla użytkowników. Ta okoliczność wymaga nowego podejścia do projektowania złącza. Różne technologie złączy DC zostały opracowane przez Phoenix Contact w ramach projektów badawczych. Rozwiązania gaśnicze w złączach to innowacyjne podejście do ochrony operatorów przed zagrożeniami związanymi z łukiem elektrycznym.
Wierzymy w sieci DC
Phoenix Contact jest kompetentnym partnerem w zakresie stosowania sieci DC w przemyśle
Jako jeden z 39 partnerów z obszaru przemysłu i badań naukowych jesteśmy również częścią projektu badawczego DC-INDUSTRIE 2 realizowanego przez ZVEI, który jest finansowany przez niemieckie Federalne Ministerstwo Gospodarki i Ochrony Klimatu. Firma Phoenix Contact jest oczywiście również zaangażowana jako założyciel i członek zarządu w kolejny projekt – ODCA (Open Direct Current Alliance).
W związku z koniecznością transformacji energetycznej w produkcji przemysłowej i związanym z nią maksymalnym wykorzystaniem energii odnawialnych, za cel projektu obrano efektywne, bezpieczne i niezawodne zasilanie zakładów produkcyjnych prądem stałym. Phoenix Contact uczestniczy w krajowych i międzynarodowych komitetach i grupach roboczych oraz prowadzi intensywne badania nad wykorzystaniem przemysłowych sieci DC w automatyzacji produkcji z naciskiem na nowoczesne instalacje elektryczne. Jedną z kluczowych kwestii, którą zajmuje się Phoenix Contact, jest na przykład zapobieganie powstawaniu łuku elektrycznego w obszarze złączy DC.
Od teorii do praktyki
Sieci DC w produkcji i w budynkach
Phoenix Contact idzie jednak jeszcze dalej, bo same badania nam nie wystarczają. Jako lider innowacji i ekspert w dziedzinie instalacji elektrycznych chcemy zrobić pierwszy krok, być tam, zdobywać doświadczenie i rozwiązywać problemy. Jednym z obiecujących obszarów zastosowań sieci DC jest sektor produkcji samochodów. Kiedy jeden z naszych partnerów z ODCA planował zainstalować sieć DC jako system testowy, byliśmy w stanie zapewnić szybkie wsparcie dzięki naszym komponentom DC.
Sieć DC zainstalowaliśmy również w budynku 60 na terenie naszego kampusu w Blombergu. Od projektu po gotową instalację, stworzono plan przemysłowej sieci DC. Oczywiście opieramy się na własnych produktach i w tych ramach rozwijamy kolejne komponenty do prądu stałego. Jako prekursor All Electric Society, zainstalowane technologie i opracowane rozwiązania oferujemy również naszym klientom.
Prąd stały jako prekursor produkcji neutralnej pod względem emisji CO₂
Budynek 60 – Wzorcowy przykład sieci prądu stałego
Nowy budynek 60 w Blombergu posiada również własną przemysłową sieć prądu stałego i w pełni wykorzystuje potencjał odnawialnych form energii.