Acoplando fábricas e prédios: um gerenciador central de energia cria efeitos de sinergia sustentáveis O sistema de gerenciamento de edifícios Emalytics Automation harmoniza os formatos de dados e interliga os setores de forma inteligente.

Resumo

Ao vincular os setores de automação industrial e de tecnologia de edifícios, é possível obter um controle prévio de produção com eficiência energética. Os dados servem como base para automação e interligação abrangentes. A digitalização é necessária para que todos os setores falem a mesma língua. As interfaces de dados e os formatos de dados harmonizados permitem a comunicação padronizada entre a tecnologia de edifícios tradicional e as máquinas de produção. Essa é a única maneira de identificar interações para otimizar o organismo inteiro em etapas posteriores.

O Emalytics Automation assume essa função na Phoenix Contact. Desenvolvida como um sistema de gerenciamento de edifícios, essa solução pode ser usada para melhorar a eficiência energética de locais de produção inteiros. Com o objetivo de tornar os dados de todos os trabalhos úteis para o Emalytics, o sistema de gerenciamento os transforma em um formato padronizado e os armazena na nuvem da Phoenix Contact.

Otimização de energia de locais inteiros

Gerar, distribuir e consumir energia: essa tríade de um sistema de energia interligado holisticamente fornece energia exatamente onde ela é necessária e no momento certo. Isso requer um acoplamento setorial inteligente baseado em energia elétrica gerada de forma renovável. Esse conceito forma a base da visão de futuro da All Electric Society. A abordagem holística de eletrificação, comunicação e automação dos setores de energia, indústria, infraestrutura e mobilidade não funciona apenas em grande escala, mas também em uma escala menor de fábrica. Com componentes e sistemas da engenharia elétrica, eletrônica e automação, a Phoenix Contact oferece soluções que criam efeitos de sinergia sustentáveis entre a produção e a automação predial. Esta última tem o potencial de assumir o papel de um gerente central de energia no futuro. Para ilustrar isso: se, por exemplo, um grande pedido for programado, o sistema de gerenciamento de edifícios carrega acumulador de bateria interno para que ele possa suavizar posteriormente os picos de carga esperados na produção. Para isso, é necessário saber quanta energia é consumida por unidade de produção.

Desacoplamento temporal da oferta e da demanda de energia por meio de acumuladores de energia

Se a distribuição e o armazenamento de energia autogerada for uma das ideias centrais do acoplamento setorial, o armazenamento antecipado de energia convencionalmente gerada pelas empresas de fornecimento de energia (EVU) será uma estratégia óbvia de plano B. A compra direcionada de eletricidade barata, o acoplamento de propriedades com sistemas de acumuladores de energia e o gerenciamento eficaz de picos de carga (controle de picos de corrente) garantem alta disponibilidade a custos aceitáveis. Dessa forma, grandes necessidades de energia - por exemplo, no contexto de alta utilização da capacidade de produção ou de necessidades sazonais e significativas de aquecimento ou resfriamento – podem ser atendidas com preços baratos de kWh. Portanto, a eletricidade deve ser comprada quando for possível prever que a energia autogerada não será suficiente e a energia convencional estiver disponível a preços favoráveis. Isso é um desacoplamento temporal da demanda e da oferta.

Esse desacoplamento temporal também pode ser aplicado a geradores renováveis, ou seja, energia eólica e instalações fotovoltaicas. A combinação com um sistema de acumuladores de energia cria uma oportunidade de consumir a energia excedente durante o dia e à noite. As usinas em conformidade com a legislação sobre energias renováveis também podem permanecer conectadas à rede se a energia que elas geram não for necessária. O Estado, por sua vez, economiza custos com pagamentos de indenizações. Em 2022, o governo federal pagou cerca de 800 milhões de euros em indenização pelas usinas em conformidade com a legislação sobre energias renováveis que tiveram de ser retiradas da rede devido a redes sobrecarregadas ou à falta de consumo de energia. Esse pode ser o caso em dias de vento e sol, quando há pouca necessidade de aquecimento ou resfriamento. Na implementação real, a combinação de parque eólico/solar e sistema de acumuladores ocorre, na melhor das hipóteses, no ponto de conexão comum da rede. Isso cria uma unidade de reserva que pode fornecer energia de regulação primária devido ao seu acumulador de energia. Isso significa que os parques eólicos mais antigos também podem fazer parte do mercado de energia de regulação primária.

Digitalização inteligente de redes locais

Mesmo que as interações energéticas em uma fábrica autônoma funcionem, fica porém claro que um microcosmo não pode ser separado de um macrocosmo superior. Isso ocorre porque os setores de pequeno e grande porte estão intimamente relacionados entre si. Se o fornecimento de energia de uma empresa de fabricação tiver que ser garantido, os requisitos dos muitos participantes descentralizados da rede também devem ser levados em conta. A expansão das energias renováveis impõe desafios cada vez maiores às redes elétricas e, em especial, às estações de rede local. Como já mencionado, as usinas de geração descentralizadas, como aerogeradores ou parques solares, operam de forma irregular e, portanto, sobrecarregam as redes de alta e média tensão com cargas de rendimento flutuantes. Portanto, a rede deve se tornar mais inteligente e reconhecer os pontos críticos da rede em um estágio inicial.

A Phoenix Contact também oferece soluções nessa área para digitalizar de forma inteligente as estações de rede locais e, assim, garantir transparência e uma visão geral de todas as estações à distância. Os valores medidos registrados são usados para ajustar automaticamente os níveis de tensão para que as flutuações da rede sejam eliminadas e as falhas sejam corrigidas mais rapidamente. A equalização automática das flutuações de tensão garante um fornecimento de energia confiável tanto para a indústria de fabricação quanto para a população.

Esses poucos exemplos mostram o potencial do acoplamento setorial rumo a uma All Electric Society. Também está claro que as complexas inter-relações só podem ser abordadas com mais digitalização e o uso direcionado da tecnologia de sensores para registrar dados de medição. Na produção, os eventos externos precisam ser integrados à automação. Isso inclui, por exemplo, informações de controle de produção, dados econômicos do mercado de energia ou a utilização esperada de edifícios e máquinas. Esses dados saem diretamente do sistema de gerenciamento de edifícios Emalytics. A estrutura de IIoT atua como o coração da solução. Após a normalização, os pontos de informações registrados ficam disponíveis para toda a rede como um banco de dados baseado em servidor – independentemente de quem esteja acessando ou conectado à rede. Isso pode ser uma máquina, uma instalação fotovoltaica, uma bomba ou um sistema de ventilação. Dessa forma, o Emalytics contribui para otimizar a rede em longo prazo.

Resumo

A tecnologia de edifícios clássica das décadas passadas pode fazer muito mais hoje, especialmente quando se trata de acoplamento setorial. Com o Emalytics, a Phoenix Contact conta com uma solução que permite o acoplamento de diferentes áreas de aplicação – estações de recarga com gerenciamento de energia, ventilação e iluminação com Facility Management ou acumuladores de energia com produção. A vantagem desse acoplamento é que edifícios inteiros e até mesmo locais inteiros podem ser otimizados em termos de eficiência energética. As melhorias aqui vão desde a autoutilização da energia solar até a economia geral de energia, a manutenção preditiva e o gerenciamento de picos de carga.