Acoplamento de fábrica e edifício: um gestor central de energia cria efeitos de sinergia sustentáveis O sistema de gestão de edifícios Emalytics Automation harmoniza os formatos de dados e interliga os sectores de forma inteligente.

Versão resumida

O acoplamento dos sectores de automação de fábrica e tecnologia de edifícios permite alcançar um pré-controlo energético da produção. Assim, os dados servem de base para uma automação e interligação abrangentes. A digitalização é necessária para que todos os sectores falem a mesma língua. As interfaces de dados e os formatos de dados harmonizados permitem uma comunicação uniformizada entre a tecnologia tradicional de edifícios e as máquinas de produção. Esta é a única forma de identificar interações para otimizar todo o organismo em etapas posteriores.

O Emalytics Automation assume esta função na Phoenix Contact. Desenvolvida como sistema de gestão de edifícios, esta solução permite melhorar a eficiência energética de unidades fabris inteiras. Com o objetivo de permitir usar os dados de todos os trabalhos para o Emalytics, o sistema de gestão converte-os num formato uniforme e armazena-os na cloud da Phoenix Contact.

Otimização energética de locais inteiros

Produzir, distribuir e consumir energia: esta tríade de um sistema de energia completamente interligado disponibiliza energia exatamente onde é necessária e no momento certo. Para tal, é necessário um acoplamento sectorial inteligente baseado em energia elétrica renovável e sustentável. Este conceito constitui a base da visão do futuro da All Electric Society. A abordagem integral da eletrificação, interligação e automatização dos sectores de energia, indústria, infraestrutura e mobilidade funciona não só em grande escala, mas também a uma escala mais pequena da fábrica. Com componentes e sistemas para a eletrotécnica, eletrónica e automação, a Phoenix Contact oferece soluções que criam efeitos de sinergia sustentáveis entre a produção e a automação de edifícios. Esta tem potencial para desempenhar no futuro o papel de gestor central de energia. Para ilustrar este facto: se, p. ex., estiver prevista uma grande encomenda, o sistema de gestão do edifício carrega o acumulador de bateria interno para que este possa mais tarde equilibrar os picos de carga esperados na produção. Para tal, é necessário saber quanta energia é usada por unidade de produção.

Desacoplamento temporal da oferta e da procura de energia através do acumulador de energia

Se a distribuição e o armazenamento da energia autoproduzida é uma das ideias centrais do acoplamento sectorial, o armazenamento antecipado da energia produzida convencionalmente pelas empresas de fornecimento de energia (EFE) representa uma estratégia de recurso. A compra específica de eletricidade barata, o acoplamento de propriedades com acumuladores de energia e a gestão eficaz de picos de carga (nivelamento dos picos de carga) garantem uma elevada disponibilidade a custos aceitáveis. Desta forma, uma grande necessidade de energia – p. ex., no âmbito de uma elevada utilização da capacidade de produção ou de uma significativa necessidade sazonal de aquecimento ou arrefecimento – podem ser satisfeita a preços económicos do quilowatt-hora. A eletricidade deve, portanto, ser comprada quando for previsível que a energia autoproduzida não é suficiente e a energia convencional está disponível a preços baixos. Trata-se de um desacoplamento temporal da procura e da oferta.

Este desacoplamento temporal também pode ser aplicado a produtores renováveis – ou seja, aerogeradores e instalações fotovoltaicas. A combinação com um acumulador de energia cria uma oportunidade para consumir à noite a energia excedente produzida durante o dia. Deste modo, as instalações em conformidade com a legislação sobre energias renováveis também podem permanecer ligadas à rede se a energia que produzem não for necessária. O Estado, por sua vez, poupa custos com o pagamento de indemnizações. Em 2022, o governo federal alemão pagou aprox. de 800 milhões de euros de indemnização relativos a instalações conforme a legislação sobre energias renováveis que tiveram de ser retiradas da rede devido a sobrecargas ou à falta de consumo de energia. Este pode ser o caso em dias ventosos e soalheiros, quando há pouca necessidade de aquecimento ou arrefecimento. Na implementação concreta, a combinação de parque eólico/solar e acumulador ocorre, na melhor das hipóteses, no ponto comum de ligação da rede. Isto cria uma unidade de reserva que pode fornecer uma potência de regulação primária devido ao seu acumulador de energia. Isso permite que também os parques eólicos mais antigos possam participar no mercado da potência de regulação primária.

Digitalização inteligentes de estações de rede local

Se as interações energéticas funcionarem no interior de uma fábrica autónoma, é lógico que um microcosmo não pode ser separado de um macrocosmo de nível superior. Porque os sectores pequenos e grandes estão intimamente relacionados. Para garantir o fornecimento de energia a uma empresa transformadora, também é necessário considerar os requisitos dos numerosos participantes descentralizados na rede. A expansão das energias renováveis coloca desafios cada vez maiores às redes elétricas e, em particular, às estações de rede local. Como já referido, as centrais de produção descentralizadas – como aerogeradores ou os parques solares – funcionam de forma irregular e, por conseguinte, sobrecarregam as redes de alta e média tensão com encargos flutuantes. Assim, a rede deve tornar-se mais inteligente e detetar atempadamente os pontos críticos da rede.

A Phoenix Contact também oferece soluções nesta área para digitalizar as estações de rede local de forma inteligente e, assim, garantir transparência e uma visão geral de todas as estações à distância. Os valores medidos registados são usados para ajustar automaticamente os níveis de tensão, de modo a eliminar flutuações da rede e eliminar mais depressa as falhas. A compensação automática das flutuações de tensão garante um fornecimento de energia fiável tanto para a indústria transformadora como para a população.

Estes poucos exemplos mostram o potencial do acoplamento sectorial no caminho para uma All Electric Society. É também evidente que as relações complexas só podem ser resolvidas com uma digitalização adicional, bem como com o uso específico sistemas de sensores para registar dados de medição. Na produção, os eventos externos têm de ser integrados na automação. Trata-se, p. ex., de informações do controlo da produção, dados económicos do mercado de energia ou do uso previsto de edifícios e máquinas. Estes dados veem diretamente do sistema de gestão de edifícios Emalytics. A estrutura IIoT representa o coração da solução. Após a normalização, os pontos de informação registados estão disponíveis para toda a rede como uma base de dados baseada num servidor – independentemente de quem acede ou está ligado à rede. Por conseguinte, tanto pode ser uma máquina como uma instalação fotovoltaica, uma bomba ou um sistema de ventilação. O Emalytics contribui assim para a otimização do conjunto a longo prazo.

Conclusão

A tecnologia clássica de edifícios das décadas passadas pode fazer muito mais hoje em dia, especialmente no que diz respeito ao acoplamento sectorial. Com o Emalytics, a Phoenix Contact aposta numa solução que permite acoplar diferentes áreas de aplicação – as estações de carregamento à gestão energética, a ventilação e a iluminação à gestão de instalações ou o acumulador de energia à produção. A vantagem deste acoplamento: edifícios inteiros e até mesmo locais inteiros podem ser otimizados integralmente em termos energéticos. Aqui, as melhorias vão desde o uso próprio da energia solar, passando pela poupança geral de energia, até à manutenção preditiva e à gestão de picos de carga.