Tehnologii-cheie ale All Electric Society

În contextul digitalizării industriale, cunoscută și sub numele de Manufacturing-X, componenta de administrare (Asset Administration Shell) poate fi descrisă ca fiind un digital twin al unei unități din cadrul unui întreg.

Scopul central al AAS este de a pune la dispoziție o cameră de date într-un mod standardizat. Această standardizare creează baza pentru schimbul de date între producători cu diferite componente sau sisteme. Cu toate acestea, AAS nu conține doar interfețe, ci poate fi utilizată și pentru indicii de CO₂. Pe măsură ce digital twin oferă toate interfețele și proprietățile într-un mod standardizat, se deschid noi modalități de conectare, în special în ceea ce privește interconectarea sectoarelor – mai ales în ceea ce privește lanțurile valorice complete sau sistemele interconectate.

Hackerii au încetat de mult să se mai concentreze doar asupra lumii IT. Inclusiv tehnologia operațională – pe scurt, OT – a intrat în vizor. Deoarece sistemele interconectate și inteligente sunt necesare pentru All Electric Society, această evoluție devine, de asemenea, din ce în ce mai relevantă.

Securitatea industrială are sarcina de a proteja aceste soluții în mod unitar. În mod ideal, soluțiile de automatizare sunt deja protejate din start împotriva atacurilor cibernetice. Acestea includ, de exemplu, echipamentele din familia PLCnext Control de la Phoenix Contact, care sunt certificate în conformitate cu cerințele de securitate TÜV. În cele din urmă, tot ceea ce a fost deja testat face securizarea unui sistem global mai ușoară și mai rapidă – acest lucru include, de asemenea, o colaborare strânsă cu clienții la nivel de aplicație.

Managementul conexiunii de alimentare este o tehnologie-cheie pentru rețelele electrice sustenabile și pentru interconectarea sectoarelor aferente, deoarece ajută la echilibrarea volumelor volatile de consum de energie electrică. Acesta permite integrarea sigură în rețeaua electrică a sistemelor descentralizate de generare a energiei, cum ar fi sistemele fotovoltaice, centralele termice de bloc sau parcurile eoliene.

Scopul este de a introduce în rețea energia electrică generată în așa fel încât să nu se ajungă la o suprasarcină sau la o instabilitate a rețelei. Operatorii de rețea oferă specificații clare pentru utilizarea frecvenței și tensiunii rețelei, precum și a puterii active și reactive. Regulatorul de alimentare de la Phoenix Contact contribuie la înfruntarea provocărilor legate de alimentarea reglementată. Prin controlul precis al tensiunii de alimentare, acesta permite nu numai integrarea eficientă a surselor de energie regenerabilă, ci și interconectarea cu succes a sectoarelor.

Energia eoliană și cea solară depind de condițiile meteorologice. Prin urmare, acumulatorul este necesar pentru o alimentare continuă cu energie care să fie independentă de fluctuațiile naturale. Acestea optimizează managementul energiei prin stocarea surplusului de energie în perioadele de cerere redusă și prin eliberarea acesteia în perioadele de vârf. Acest lucru reduce nevoia de centrale electrice convenționale cu sarcini de vârf, ceea ce ajută la stabilizarea rețelei electrice.

Acumulatorul facilitează tranziția la un sistem de energie regenerabilă, promovează extinderea infrastructurilor sustenabile și contribuie la reducerea emisiilor de CO₂. Există o varietate de modalități de stocare fizică sau chimică a energiei disponibile, care va fi necesară la un moment ulterior. Fie că este vorba de baterii de stocare, de centrale electrice de stocare sau de condensatoare – acumulatorii sunt esențiali pentru un viitor sustenabil și electrificat.

Creșterea generării descentralizate de energie din instalații solare, parcuri eoliene și alte surse pune la încercare infrastructura rețelelor electrice. Pentru a asigura o distribuție flexibilă și orientată către viitor a energiei, rețelele electrice sunt extinse din punct de vedere economic și digitalizate, deoarece controlul precis al fluxurilor de energie previne blocajele și, prin urmare, reprezintă cheia pentru All Electric Society. Analiza datelor de consum și de producție asigură o extindere rentabilă a infrastructurii și o distribuție sustenabilă a energiei.

Fie că este vorba de curent alternativ sau continuu – în general, orice conversie a energiei electrice dintr-o formă de energie în alta este o activitate care produce pierderi. Această afirmație este deosebit de importantă în All Electric Society, în care granițele dintre producători și clienți devin din ce în ce mai neclare.

Pentru a limita pierderile de conversie, ne bazăm pe rețele de curent continuu pentru interconectarea sectoarelor. Avantajele acestui lucru sunt îmbunătățirea notabilă a eficienței, creșterea randamentului și instalarea simplificată. Acest lucru facilitează, de exemplu, integrarea surselor de energie regenerabilă, deoarece redresoarele sunt în mare parte eliminate. Un alt avantaj al rețelelor de curent continuu: energia de frânare poate fi recuperată mai ușor atunci când motoarele electrice devin generatoare în timpul frânării.

Datele creează transparență. Acestea pot fi utilizate pentru a obține informații care dezvăluie interacțiunile din cadrul subproceselor interconectate. Schimbul acestora necesită comunicare – iar tehnologia de automatizare, în special, trece printr-o schimbare structurală: tehnologiile de comunicare din aplicațiile publice largi își croiesc din ce în ce mai mult drum în halele de producție. Un exemplu în acest sens este Time-Sensitive Networking (TSN), un al doilea Single Pair Ethernet (SPE), care a fost inițial dezvoltat pentru a conecta aplicații multimedia în vehicule.

În All Electric Society, aceste tehnologii îmbunătățesc comunicarea între sectoarele interconectate, fără a fi nevoie de cipuri special dezvoltate. Economiile de scară rezultate din utilizarea pe scară largă vor face ca, în viitor, comunicarea personalizată să fie și mai ușoară și mai ieftină.

Electrificarea transporturilor este un aspect esențial al All Electric Society, iar acest lucru necesită o infrastructură de încărcare cuprinzătoare și inteligentă. Aceasta se caracterizează prin sisteme inteligente de management de sarcină, care reprezintă o condiție prealabilă pentru utilizarea eficientă a parcurilor de încărcare.

Aceste sisteme permit nu numai încărcarea rapidă prin intermediul High Power Charging (HPC), ci și încărcarea bidirecțională, în conformitate cu conceptul Vehicle-to-Grid. Acest lucru se datorează faptului că vehiculele electrice pot nu numai să absoarbă și să stocheze energie, ci și să o alimenteze în rețea atunci când este necesar. Controlerul inteligent de încărcare CHARX control de la Phoenix Contact este un prim exemplu de alimentare a energiei în rețea în mod prioritar, contribuind astfel la stabilizarea rețelei electrice și la integrarea energiilor regenerabile.

Plafonarea sarcinii de vârf și transferul de sarcină sunt termenii cheie pentru un management de sarcină eficient. Ambele metode evită vârfurile de sarcină costisitoare în rețeaua electrică. În cazul plafonării sarcinii de vârf, vârfurile de sarcină sunt reduse prin utilizarea țintită a acumulatorilor și printr-un management sustenabil al energiei. În cazul transferului de sarcină, scopul este de a transfera vârfurile de consum de energie în perioadele de cerere redusă.

Pentru a realiza acest lucru, este important să se obțină din timp o imagine de ansamblu asupra volumelor de cerere preconizate, de exemplu, cu ajutorul unei monitorizări cuprinzătoare a energiei. Managementul de sarcină promovează eficiența alimentării cu energie și contribuie la proiectarea unei infrastructuri energetice moderne pentru All Electric Society.

O provocare centrală a societății All Electric Society este aceea de a face ca energia electrică din surse regenerabile să fie transportabilă și sustenabilă în toate sectoarele – și, prin urmare, decuplabilă în timp.

O modalitate: electroliza hidrogenului verde obținut din surplusul de energie eoliană sau solară. Hidrogenul nu numai că poate fi transportat și depozitat, dar servește și ca bază pentru sintetizarea unor combustibili precum metanolul sau amoniacul. Hidrogenul este, de asemenea, un element important pentru industria de proces. În oțelării, hidrogenul are ceea ce este necesar pentru a înlocui cocsul produs din huilă și, astfel, pentru a decarboniza efectiv producția de oțel. Iar atunci când este utilizat drept „combustibil” pentru celulele de combustibil, oxidarea controlată a hidrogenului produce o cantitate mare de energie electrică și termică. Ambele pot fi utilizate – atunci când este nevoie de energie.