A neutralidade de CO₂ e a descarbonização são os objetivos globais que também incentivam a Phoenix Contact. A visão de futuro da All Electric Society descreve um mundo em que a energia de fontes renováveis está acessível a todos em quantidade suficiente. Esta visão requer conceitos sustentáveis para o fornecimento de energia e o acoplamento setorial, bem como uma gestão energética inteligente. Uma abordagem é a expansão das redes elétricas DC na indústria.
Projetos de investigação como o DC-Industrie já estão a demonstrar os benefícios dos sistemas de corrente contínua em aplicações industriais. A utilização da energia de recuperação, a transmissão de energia mais eficiente entre setores e a conservação de recursos sensíveis conduzem a um melhor equilíbrio energético na rede elétrica DC.
Como fornecedor de componentes, sistemas e soluções na área da eletrotécnica, eletrónica e automação, queremos obviamente testar as vantagens de uma rede elétrica DC e a melhoria da eficiência energética associada e também desenvolver soluções inovadoras.
Por conseguinte, queríamos logicamente criar a nossa própria rede elétrica DC com os nossos próprios componentes. Para a rede DC no nosso novo edifício, a All Electric Society Factory, utilizámos soluções existentes e desenvolvemos novos componentes que podem ser utilizados numa rede elétrica DC de 650 V.
A rede elétrica DC na All Electric Society Factory é alimentada pela rede pública de corrente alternada, entre outras fontes, e liga outros geradores e acumuladores aos consumidores de corrente contínua. Tanto a produção de energia renovável através de instalações fotovoltaicas como o armazenamento de energia em baterias são efetuados com corrente contínua. Isso oferece uma grande vantagem na redução das perdas de conversão e na poupança de material na instalação e nos equipamentos.
A rede elétrica DC liga as instalações fotovoltaicas, os acumuladores de bateria e as estações de carga da E-mobility através do nível de tensão de 650 V num sistema TN. Além disso, vários sistemas IT de baixa tensão DC são alimentados com 400 V a partir desta rede DC de 650 V. Os consumidores, como a iluminação, os circuitos de comando e os sistemas de produção, estão ligados a estes subsistemas de 400 V DC.
A rede DC de 650 V é gerada a partir da rede de corrente alternada de baixa tensão (rede AC) através de módulos CHARX High Power. A ligação bidirecional também permite que a energia excedente de outros alimentadores seja reintroduzida na rede de alimentação pública.
Uma instalação fotovoltaica com uma potência de pico de 100 kW é ligada à distribuição principal de energia elétrica de baixa tensão DC. A produção de energia renovável através de sistema fotovoltaico baseia-se na corrente contínua. A conversão DC-DC necessária é particularmente simples utilizando os módulos de potência CHARX em formato de 19″ com tracking MPP, uma vez que não é necessária a sincronização com uma rede de corrente alternada. A interligação em rede inteligente de geradores e consumidores com um sistema de gestão de energia (EMS) integra a produção de energia volátil a partir de um sistema fotovoltaico, utilizando um acumulador de bateria, de forma a minimizar o fluxo de energia da rede pública de abastecimento de energia.
Foi integrado um acumulador de bateria de 300 kWh para compensar as necessidades de energia mais duradouras na All Electric Society Factory. Como é habitual, está situado no exterior do edifício por razões de proteção contra incêndios e de seguro.
O acumulador de bateria pode ser utilizado para cobrir picos de carga, o chamado nivelamento dos picos de carga, por exemplo, no arranque de grandes máquinas. O acumulador de bateria também pode ser utilizado em caso de interrupção da rede pública, garantindo assim a estabilidade e a segurança de fornecimento em toda a rede elétrica DC.
A ligação bidirecional das estações de carga para veículos elétricos à rede DC de 650 V permite que a energia flua em duas direções. As baterias dos veículos podem assim ser carregadas e também utilizadas como acumulador de energia a curto prazo. Em combinação com os controladores da família PLCnext Control e um EMS (sistema de gestão de energia), permite suportar rapidamente picos de carga muito elevados e contribuir para a qualidade da rede.
Internamente, a rede DC de 650 V alimenta consumidores de instalação fixa. Além disso, os circuitos finais ao nível de tensão de 400 V DC são alimentados a partir da rede DC de 650 V através de conversores de isolamento, por exemplo, para iluminação e ligações para equipamentos móveis. As redes DC Sub de 400 V são, por conseguinte, circuitos DC isolados (sistema TI DC).
Os atuais equipamentos de corrente alternada no nível de baixa tensão AC requerem fontes de alimentação internas com retificadores e circuitos intermédios DC para alimentar PCs, monitores e a tecnologia de iluminação LED. Se estes equipamentos forem alimentados diretamente a partir de uma rede de corrente contínua, é possível poupar uma grande parte do peso e do volume dos circuitos de entrada.
A tensão mais baixa nos circuitos finais tem em conta a proteção pessoal de acordo com a norma DIN VDE 0100-410. As redes da tecnologia da informação são monitorizadas para isolamento e são desligadas em caso de avaria.
Os circuitos finais DC com conversores DC-DC CHARX podem ser utilizados em aplicações industriais de alto desempenho. Caso seja necessária uma tensão de alimentação auxiliar de 24 V DC, podem ser utilizadas as fontes de alimentação de calha metálica da família QUINT POWER.
