Nawet obecnie wiele urządzeń końcowych zasilanych jest prądem stałym (DC). Również stacje ładowania i napędy elektryczne w przemyśle są zasilane prądem stałym.
Odnawialne źródła energii, takie jak wiatr i słońce, również generują prąd stały. W tradycyjnej sieci AC (prądu przemiennego) powoduje to wiele niepotrzebnych konwersji AC-DC, które kosztują energię.
W sieci DC prąd stały jest dostarczany bezpośrednio, magazynowany i wykorzystywany przez odbiorniki, takie jak maszyny, silniki lub przenośniki taśmowe, bez przekształcania go w prąd przemienny. Minimalizuje to straty konwersji. Ponadto można zatrzymać w sieci np. energię hamowania oraz zmniejszyć obciążenia szczytowe. Znacząco zwiększa to efektywność energetyczną i zmniejsza moc dostarczaną do sieci nawet o 80%.
Jako członek-założyciel i członek zarządu ODCA, jesteśmy aktywnie zaangażowani w dalszy rozwój sieci prądu stałego. Skupiamy się na efektywnym, bezpiecznym i solidnym zasilaniu dla przemysłu w następstwie transformacji energetycznej i zwiększonego wykorzystania energii odnawialnej. Phoenix Contact pracuje nad rozwiązaniami dla przemysłowych mikrosieci DC w automatyce przemysłowej, w centrach danych i w budynkach.
All Electric Society Factory w Blombergu posiada własną przemysłową sieć prądu stałego i w pełni wykorzystuje potencjał odnawialnych form energii. Budynek służy jako wzór dla zrównoważonego, wydajnego zasilania w przemyśle.
Sieć DC o napięciu 650 V łączy fotowoltaikę, magazyny energii i odbiorniki bezpośrednio ze sobą, zmniejsza straty konwersji i umożliwia efektywne zarządzanie energią przy wysokiej stabilności sieci.
Mikrosieci DC zwiększają efektywność energetyczną produkcji, ponieważ eliminują straty konwersji i umożliwiają bezpośrednie wykorzystanie energii odnawialnej. Możliwości są widoczne najlepiej w praktycznych przykładach, np. z przemysłu motoryzacyjnego. Modułowe komponenty zapewniają bezpieczną i elastyczną pracę. Ponadto odzyskiwanie i zmniejszone zużycie materiałów umożliwiają dalszy wzrost wydajności – ważny krok w kierunku zrównoważonego przemysłu.
Centra obliczeniowe są ogromnymi konsumentami energii i znajdują się pod olbrzymią presją rosnącego zapotrzebowania na energię, wysokich emisji CO₂ i rosnących kosztów. Phoenix Contact oferuje sieci DC – innowacyjne rozwiązanie zwiększające wydajność, zrównoważony rozwój i bezpieczeństwo zasilania. Mniejsze straty konwersji, lepsza integracja energii odnawialnej i zmniejszona emisja CO₂ to tylko niektóre z zalet. Dowiedz się, jak nasze komponenty DC torują drogę do Green Data Center.
Sieci DC stanowią podstawę efektywnej infrastruktury ładowania, ponieważ zmniejszają straty konwersji i umożliwiają ładowanie dwukierunkowe. Akumulatory pojazdów są zintegrowane z systemem zarządzania energią jako zasobniki energii. Przemysłowe sieci DC łączą generatory energii oraz infrastrukturę magazynowania i ładowania, zwiększając tym samym efektywność i bezpieczeństwo zasilania.
W ten sposób powstaje skalowalna i przyszłościowa infrastruktura ładowania dla przemysłu i firm.
Magazyny energii połączone z siecią DC zwiększają efektywność sieci prądu stałego, ponieważ działają przy znacznie mniejszych stratach konwersji. Stabilizują sieć, umożliwiają elastyczne wykorzystanie energii odnawialnej i obniżają koszty energii.
Przykład All Electric Society Factory pokazuje skalowalne, zrównoważone rozwiązanie z wykorzystanymi ponownie bateriami i inteligentnym systemem zarządzania energią.
Dowiedz się więcej o optymalnych rozwiązaniach dla różnych obszarów instalacji.
Sektor przemysłowy poszukuje odpowiednich rozwiązań niezbędnych do realizacji celów klimatycznych. Rosnące koszty energii, ograniczone zasoby i coraz większe zapotrzebowanie na energię stanowią nowe wyzwania dla przemysłu. Jednym z podejść do rozwiązania tego problemu jest przejście z sieci prądu przemiennego na sieć prądu stałego. Wytwarzanie energii odnawialnej, magazynowanie energii i rekuperacja energii to słowa kluczowe transformacji realizowanej w mikrosieci DC. Dzięki temu można zmniejszyć zużycie energii i obciążenia szczytowe (peak shaving). Odciąża to i stabilizuje sieć zasilającą. Projektowanie mikrosieci DC w przemyśle jest jednym z podejść do zrównoważonej produkcji przemysłowej.
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, która w przeciwnym razie zostałaby utracona w postaci ciepła. Zamiast tego energia hamowania jest oddawana 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. 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. Zwiększa to efektywność energetyczną. 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 komponentów. Różne technologie złączy DC zostały opracowane przez Phoenix Contact w ramach projektów badawczych. Rozwiązania gaszące w złączach to innowacyjne podejście do ochrony operatorów i komponentów przed zagrożeniami związanymi z łukiem elektrycznym.
