O salto para a realidade É uma questão de fazer. Em Blomberg, foi construído um edifício fabril, no qual a produção pode ser mais eficiente em termos energéticos e sustentável graças a uma sofisticada rede de corrente contínua. Um olhar nos bastidores revela como a corrente contínua funciona na prática.
2 760 painéis solares numa superfície de telhado de 11 000 m²
A All Electric Society Factory
Uma tarde de sol em Blomberg. Longas filas de painéis solares ondulam como um mar de vidro numa superfície de telhado de 11 000 m². Assim que a luz solar atinge o material semicondutor, a corrente flui. Para além do tamanho da instalação, esta é uma visão completamente normal em muitos telhados alemães.
Mas este edifício é diferente: onde noutros locais os inversores garantem que a corrente contínua do sistema de energia solar é convertida em corrente alternada, aqui ela flui diretamente para uma rede elétrica DC local. "Uma rede elétrica DC otimiza toda a cadeia de energia incluindo produção, distribuição, armazenamento e consumo", explica Tobias Lüke, especialista em redes elétricas DC da Phoenix Contact.
O especialista gosta de começar a sua visita guiada ao edifício pelo telhado. Aqui, no campo solar, torna-se claro porque é que a corrente contínua está a ganhar terreno em todo o lado: "Não são apenas os geradores que funcionam com base na corrente contínua, mas também os acumuladores de energia ou os consumidores. A maioria dos equipamentos elétricos e unidades de produção funcionam com corrente contínua."
Estações de carga DC em frente à All Electric Society Factory
Retirar os picos das cargas
Em frente à All Electric Society Factory também há dez pontos de carregamento. Eles são intervenientes importantes no cosmos da corrente contínua. É por isso que Tobias Lüke nos leva até ao estacionamento, onde estão alinhados os dispensadores de energia. "No futuro, os veículos da empresa poderão não só carregar as suas baterias de tração através de estações de carga DC bidirecionais (DC = corrente contínua), mas também alimentar a energia diretamente de volta no sistema, sem uma nova conversão", explica Lüke.
Um olhar para o interior de uma das estações de carga mostra que a Phoenix Contact está bem posicionada para o tema de corrente contínua. "Proteção contra sobretensão e de equipamentos, disjuntores DC e conectores de carga DC – os fluxos de energia são controlados de forma ideal pelos nossos módulos de potência."
Mas as baterias dos veículos estão longe de ser tudo: Tobias Lüke aponta para um contentor branco discreto: "Um fornecimento estável de energia com base em energias renováveis requer acumuladores suficientemente grandes e fiáveis para compensar as flutuações", explica o especialista em corrente contínua.
"E podemos utilizar estes acumuladores para compensar os picos de carga em relação à rede de alimentação pública." Os picos de carga ocorrem, p. ex., no arranque de grandes motores elétricos em máquinas de produção. Nesta situação, estes consomem brevemente mais corrente do que o acordado com o fornecedor. E isso tem um preço elevado. "Ao amortecer os picos de carga com as nossas baterias, conseguimos reduzir os custos de eletricidade em até 80 %."
Quadros de comando para a redes elétricas DC
Pensar, orientar e controlar
Tobias Lüke leva-nos às catacumbas técnicas do edifício, à cave onde está localizado o sistema nervoso central da fonte de alimentação de corrente contínua. Quadros de comando ao lado de outros quadros de comando. Estes não apenas integram a instalação fotovoltaica, o acumulador de bateria e as estações de carga no sistema. Aqui também é alimentada a corrente da rede pública ou devolvidos os excedentes.
"Os nossos módulos de potência podem ser operados de forma bidirecional – ou seja, em ambas as direções", explica Lüke e abre um quadro de comando em que os módulos estão alinhados como gavetas. "Graças à estrutura modular, os quadros de comando podem ser equipados de forma flexível e a potência facilmente dimensionada conforme necessário."
Quadro de comando DC na All Electric Society Factory
Avareza de cobre e poupança de energia
Uma volta e o quadro de comando é aberto. Muito vermelho e branco em harmoniosa combinação – positivo e negativo na rede elétrica DC. O que também é imediatamente percetível: os cabos e outros componentes são significativamente menores do que nos distribuidores convencionais – outra vantagem desta tecnologia: "As redes elétricas DC requerem menos cobre para a transmissão de corrente. Desta forma, é possível poupar até 55 % desta matéria-prima cara", diz Lüke. Os strings brancos e vermelhos da instalação fotovoltaica também terminam aqui no centro de controlo. Alimentam o chamado bus DC através de conversores DC/DC com uma potência total de 120 kW.
A corrente contínua é distribuída a partir do quadro de distribuição principal de baixa tensão para a área de produção. Aqui, a iluminação funciona diretamente com a energia da rede separada DC. Duas derivações vão dar à ligação às máquinas de produção. "Na rede elétrica DC, podemos utilizar a energia de travagem de robôs e acionamentos e alimentá-la diretamente de volta no sistema", diz Lüke, explicando a próxima vantagem importante da corrente contínua. "Dependendo da aplicação, esta recuperação pode, por si só, aumentar a eficiência em até 20 %."
Se, apesar de todos os consumidores e acumuladores, ainda houver energia excedente na rede elétrica DC, os conversores AC/DC bidirecionais alimentam-na de novo na rede pública de corrente alternada, de uma forma compatível com a rede.
Disjuntor CONTRACTON ELR HDC
Está a torna-se tangível
O disjuntor ELR HDC é utilizado sempre que é necessário comutar cargas de corrente contínua com segurança na All Electric Society Factory. Combina as funções de proteção, comutação, monitorização, pré-carregamento e capacidade de rede. Contadores de energia DC especiais registam os fluxos de energia. E o conector de corrente contínua ArcZero é utilizado para as ligações DC. Permite ligar e desligar sob carga, sem arco elétrico.
A gestão de carga e a gestão de rede DC de nível superior são realizados pela plataforma de software PLCnext Engineer. Combina as áreas individuais num sistema consistente. O controlador também integra dados como os custos da eletricidade nas bolsas de eletricidade, as previsões meteorológicas e os dados atualizados diariamente da estação de medição no telhado no sistema de gestão de energia do edifício.
Tobias Lüke, especialista em redes elétricas DC
Não basta falar
A All Electric Society Factory em Blomberg já tem uma reputação no setor que se estende muito para além das fronteiras do país. Não basta falar, é preciso implementar – a corrente contínua já está a funcionar aqui e agora, como a produção concebida para corrente contínua demonstra todos os dias com o seu balanço energético.
Mas "esta instalação também foi expressamente concebida para fins experimentais e testes operacionais", acrescenta Tobias Lüke. No total, os criadores deste projeto-piloto esperam poupar ainda mais e aumentar a eficiência. Os planos incluem, entre outras coisas, a construção de um pequeno aerogerador, um eletrolisador para a produção de hidrogénio e células de combustível, que, por sua vez, produzem eletricidade a partir do hidrogénio armazenado.
A Phoenix Contact está há muito tempo envolvida na pesquisa e no estabelecimento da tecnologia de corrente contínua e é membro fundador da Open Direct Current Alliance (ODCA). Quando se iniciou o planeamento do edifício, quase não existiam no mercado componentes e normas para a utilização da tecnologia DC. Hoje em dia, as coisas são diferentes, sublinha Tobias Lüke: "Com os componentes disponíveis, os avanços regulamentares, o aumento da competência e a colaboração com parceiros competentes, também vale a pena para outras empresas darem o passo."
Escureceu em Blomberg. Chegámos ao fim da visita guiada e Tobias Lüke fecha o portão daquela que é provavelmente uma das fábricas mais inovadoras da Europa.
Conclusão
Há muito que a corrente contínua nos rodeia em todos os cantos do nosso quotidiano. No entanto, uma visão integrada desta energia abriga um verdadeiro tesouro de potencial de poupança. A All Electric Society Factory propôs-se a desenterrar este tesouro. E não apenas como um caso isolado, mas como um modelo para muitos outros edifícios industriais e fabris.
A introdução de sistemas de corrente contínua na logística de produção e na indústria oferece um grande potencial de poupança de energia, especialmente para cargas dinâmicas como, p. ex., os robôs utilizados na produção: é possível reduzir os picos de carga em até 85% e aumentar a eficiência energética em até 20%.
Se implementados de forma consistente, o espetro da eletricidade industrial cara perde rapidamente o seu terror. O edifício como fonte e acumulador de energia – hoje, com a tecnologia existente e num ambiente de produção difícil.
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