Прыжок в реальность Просто сделайте это. В Бломберге построено фабричное здание, где производство стало более энергоэффективным и сбалансированным благодаря сложной сети постоянного тока. Заглянув за кулисы, Вы узнаете, как постоянный ток работает на практике.
2 760 солнечных батарей на крыше площадью 11 000 м²
All Electric Society Factory
Солнечный день в Бломберге. Длинные ряды солнечных батарей расположились на крыше площадью 11 000 м², словно море стекла. Как только солнечный свет попадает на полупроводниковый материал, возникает электричество. Помимо размера системы, это совершенно обычное явление на многих немецких крышах.
Но это здание отличается от других: если в других местах инверторы обеспечивают преобразование постоянного тока от солнечной установки в переменный ток, то здесь он поступает непосредственно в местную сеть постоянного тока. «Сеть постоянного тока оптимизирует всю цепочку производства, распределения, хранения и потребления энергии», - объясняет Тобиас Люке, эксперт по сетям постоянного тока компании Phoenix Contact.
Эксперт любит начинать осмотр здания с крыши. Здесь, у солнечных панелей, становится понятно, почему постоянный ток завоевывает все большую популярность: «На постоянном токе работают не только генераторы, но и энергоаккумуляторы, и потребители. Большинство электроприборов и производственных установок работают на постоянном токе».
Зарядные станции постоянного тока перед All Electric Society Factory
Ликвидировать пики нагрузки
Десять зарядных точек также находятся перед All Electric Society Factory. Они являются важными игроками в космосе постоянного тока. Тобиас Люке спускается к автостоянке, где выстроились автоматы по раздаче энергии. «В будущем служебные автомобили смогут не только заряжать свои тяговые батареи через двунаправленные зарядные станции постоянного тока (DC = постоянный ток), но и подавать энергию непосредственно в систему от них без необходимости ее повторного преобразования,» – объясняет Люке.
Заглянув внутрь одной из зарядных станций, можно убедиться, что компания Phoenix Contact занимает достойное место в теме постоянного тока. «Защита от перенапряжения и защита устройств, силовые автоматические выключатели и зарядные штекеры постоянного тока – потоки энергии оптимально контролируются нашими силовыми модулями».
Но автомобильные батареи – это далеко не все: Тобиас Люке указывает на неприметный белый контейнер: «Для стабильного энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии требуются достаточно большие и надежные системы хранения, чтобы компенсировать колебания», – объясняет эксперт по постоянному току.
«И мы можем использовать эти системы хранения данных, чтобы сбалансировать пиковые нагрузки по сравнению с сетью снабжения». Пиковые нагрузки возникают, например, когда запускаются большие электродвигатели в производственных машинах. В течение короткого времени они потребляют больше электроэнергии, чем было согласовано с поставщиком. И он дорого за это берет. «Буферизация пиковых нагрузок с помощью батарей позволила нам сократить расходы на электроэнергию на 80 %».
Шкафы управления для сети постоянного тока
Думайте, управляйте и контролируйте
Тобиас Люке ведет нас в технические катакомбы здания, в подвал, где находится центральная нервная система источника питания постоянного тока. Шкаф управления следует за шкафом управления. Они не только интегрируют в систему фотогальванические установки, аккумуляторные накопители и зарядные станции. Сюда же поступает электроэнергия из общественной сети или возвращаются излишки.
«Наши силовые модули могут работать в двунаправленном режиме, то есть в обоих направлениях», - объясняет Люке, открывая шкаф управления, в котором модули выстроены в ряд, как ящики. «Благодаря модульной конструкции шкафы управления могут быть гибко оснащены, а производительность легко масштабируется по мере необходимости».
Шкаф управления постоянным током на All Electric Society Factory
Экономия меди и энергии
Один поворот - и шкаф управления открыт. Много красного и белого в уютном единстве - плюс и минус в сети постоянного тока. Также сразу бросается в глаза, что кабели и другие компоненты значительно меньше, чем в обычных распределительных системах - еще одно преимущество этой технологии: «Сети постоянного тока требуют меньше меди для передачи энергии. Таким образом можно сэкономить до 55 % этого дорогостоящего сырья», - говорит Люке. Белые и красные провода от фотогальванической установки также попадают сюда, в центр управления. Они питают так называемую шину постоянного тока через преобразователи постоянного тока общей мощностью 120 кВт.
Постоянный ток распределяется от низковольтного главного распределительного щита по производственным помещениям. Здесь освещение работает напрямую от сети постоянного тока. Два ответвления ведут к подключению к производственным машинам. «В сети постоянного тока мы можем использовать энергию торможения роботов и приводов и подавать ее обратно напрямую в систему», - говорит Люке, объясняя следующее важное преимущество постоянного тока. «В зависимости от области применения одна только эта рекуперация может повысить эффективность на 20 %».
Если, несмотря на все потребители и накопители, в сети постоянного тока остаются излишки энергии, двунаправленные преобразователи постоянного тока в переменный ток подают ее обратно в сеть переменного тока в соответствии с требованиями сети.
Силовой выключатель CONTRACTON ELR HDC
Она становится осязаемой
Силовой автоматический выключатель ELR HDC используется там, где требуется безопасное переключение нагрузки постоянного тока на All Electric Society Factory. Он сочетает в себе функции контактора, коммутации, мониторинга, предварительной зарядки и поддержки сети. Специальные энергоизмерительные счетчики постоянного тока регистрируют потоки энергии. А штекерный разъем постоянного тока ArcZero используется для подключения постоянного тока. Он обеспечивает бесшовное подключение и отключение под нагрузкой.
Управление нагрузкой и управление сетью постоянного тока на более высоком уровне осуществляется с помощью программного обеспечения PLCnext Engineer. Оно объединяет отдельные области в целостную систему. Контроллер также интегрирует такие данные, как стоимость электроэнергии на биржах, прогноз погоды и ежедневно обновляемые данные с измерительной станции на крыше, в систему управления энергопотреблением здания.
Тобиас Люке, эксперт по сетям постоянного тока
Не только говорить
All Electric Society Factory в Бломберге уже имеет репутацию в отрасли, которая выходит далеко за пределы страны. Не только говорите, но и реализуете – постоянный ток уже работает здесь и сейчас, о чем ежедневно свидетельствует энергетический баланс производства, рассчитанного на постоянный ток.
Но «эта система также специально разработана для экспериментальных целей и эксплуатационных испытаний», - добавляет Тобиас Люке. В целом, организаторы этого пилотного проекта надеются на дальнейшую экономию и повышение эффективности. В планах - строительство небольшой ветряной электростанции, электролизера для производства водорода и топливных элементов, которые, в свою очередь, будут вырабатывать электричество из накопленного водорода.
Компания Phoenix Contact давно занимается исследованиями и внедрением технологии постоянного тока и является одним из основателей Open Direct Current Alliance (ODCA). Когда началось проектирование здания, на рынке практически не было компонентов и стандартов для использования технологии постоянного тока. Сегодня все по-другому, подчеркивает Тобиас Люке: «Благодаря доступным компонентам, развитию нормативной базы, росту опыта и сотрудничеству с компетентными партнерами, и другим компаниям стоит решиться на этот шаг».
В Бломберге стало темно. Экскурсия подходит к концу, и Тобиас Люке закрывает ворота одного из самых инновационных производственных зданий в Европе.
Заключение
Постоянный ток уже давно окружает нас во всех уголках нашей повседневной жизни. Однако целостный взгляд на эту энергию таит в себе настоящую сокровищницу потенциальной экономии. All Electric Society Factory отправилась на поиски этого сокровища. И не просто как единичный случай, а как образец для многих других промышленных и производственных зданий.
Внедрение систем постоянного тока в производственной логистике и промышленности открывает большие возможности для экономии энергии, особенно для динамических нагрузок, таких как роботы, используемые в производстве: пиковая мощность может быть увеличена до 85 %, а энергоэффективность - до 20 %.
При последовательном применении призрак дорогого промышленного электричества быстро теряет свой ужас. Здание как источник энергии и хранилище – сегодня, при существующих технологиях и в сложных производственных условиях.
Свяжитесь с нашими экспертами
Дополнительные материалы
Приверженность технологии постоянного тока
Местные сети постоянного тока позволяют сэкономить до 20 процентов энергии, сделать вырабатываемое электричество пригодным для хранения и сократить количество ресурсов, необходимых для их строительства.
Сети постоянного тока для объединения секторов
Электромобильность, солнечные установки и аккумуляторные накопители совершают революцию в промышленности.