Koppla samman fabrik och fastighet: En central energiansvarig skapar hållbara synergieffekter Emalytics Automation är ett system för fastighetsdrift och harmoniserar dataformat och kopplar samman sektorer på ett intelligent sätt.

Sammanfattning

Genom att koppla samman sektorerna för fabriksautomation och fastighetsteknik är det möjligt att uppnå en energieffektiv feedforward-styrning av produktionen. Data utgör grunden för omfattande automatisering och nätverkskoppling. För att alla sektorer ska kunna tala samma språk är vi hänvisade till digitalisering. Datagränssnitt och harmoniserade dataformat möjliggör standardiserad kommunikation mellan traditionell fastighetsteknik och produktionsmaskinerna. Detta är det enda sättet att identifiera interaktioner för att optimera hela systemet i ytterligare steg.

Hos Phoenix Contact är det Emalytics Automation som tar denna roll. Lösningen har utvecklats som ett system för fastighetsdrift och kan användas för att förbättra energieffektiviteten i hela produktionsanläggningar. I syfte att göra data från alla branscher användbara för Emalytics, för ledningssystemet in dem i ett standardiserat format och lagrar dem i Phoenix Contact-molnet.

Energioptimering av hela anläggningar

Generera, distribuera och konsumera energi: I ett helhetssystem av nätverk är dessa tre viktiga för att tillhandahålla energi exakt där den behövs och vid exakt rätt tidpunkt. Detta kräver smart sektorkoppling baserad på förnybart genererad el. Ett sådant koncept ligger till grund för All Electric Societys framtidsvision. Helhetsgreppet med elektrifiering, nätverk och automatisering av sektorerna energi, industri, infrastruktur och mobilitet fungerar inte bara i stor skala, utan även i mindre sammanhang, som i en fabrik. Med komponenter och system för elektroteknik, elektronik och automation erbjuder Phoenix Contact lösningar som skapar hållbara synergieffekter mellan produktion och fastighetsautomation. Den senare har potential att i framtiden ta på sig rollen som central energistyrningsfunktion. För att illustrera detta: Om t.ex. en stor order planeras, laddar fastighetsstyrningen det interna batterilagret så att det senare kan jämna ut de effekttoppar som produktionen förväntas orsaka. För att göra detta är det nödvändigt att veta hur mycket energi som används per produktionsenhet.

Tidsmässig frånkoppling av tillgång och efterfrågan på el tack vare energilagringsmodul

Om distribution och lagring av egenproducerad el är en av grundtankarna med sektorkoppling, är den tidiga lagringen av energi som traditionellt produceras av elbolag en avgörande strategi. Riktade inköp av billig el, koppling av fastigheter med batterilager och effektiv kapning av effekttoppar (peak shaving) säkerställer hög tillgänglighet till acceptabla kostnader. På så sätt kan stora energibehov tillgodoses till fördelaktiga elpriser, t.ex. i samband med högt utnyttjande av produktionskapaciteten eller stora värme- och kylbehov efter säsong. El bör därför köpas när det är förutsebart att den egenproducerade energin inte kommer att räcka till och konventionell el är tillgänglig till lågt pris. Detta är en tidsmässig frånkoppling av efterfrågan och utbud.

Sådan tidsmässig frånkoppling kan också tillämpas på förnybara elproduktionssystem – t.ex. vindkrafts- och solcellsanläggningar. Kombinationen med en energilagringsmodul skapar en möjlighet att förbruka överskottsenergin under dagen och natten. Anläggningar som omfattas av tyska lagen om förnyelsebar energi kan också fortsätta vara anslutna till elnätet om den energi de producerar inte behövs. Staten sparar i sin tur kostnader för kompensationsersättning. År 2022 betalade den tyska staten cirka 800 miljoner euro i ersättning för förnybara anläggningar som måste tas bort från nätet på grund av överbelastade nät eller för låg elförbrukning. Detta kan vara fallet under blåsiga och soliga dagar när det inte finns något större behov av uppvärmning eller kylning. I det faktiska genomförandet sker kombinationen av vindkraftverk/solcellspark och lagringssystem i bästa fall vid den gemensamma nätanslutningspunkten. Detta skapar en reservenhet som kan tillhandahålla primär reglerkraft tack vare att den kan lagra energin. Detta innebär att även äldre vindkraftsparker kan delta på marknaden för primär effektreserv.

Intelligent digitalisering av lokala nätstationer

Även om de energitekniska sambanden i en fristående fabrik fungerar, blir det ändå tydligt att ett mikrokosmos inte kan separeras från ett överordnat makrokosmos. Detta beror på att de små och stora sektorerna är nära sammankopplade. Om energiförsörjningen för ett tillverkningsföretag ska kunna garanteras måste man också ta hänsyn till kraven från de många decentraliserade enheterna i elnätet. Utbyggnaden av förnybara energikällor innebär allt större utmaningar för elnäten och i synnerhet för de lokala nätstationerna. Som redan nämnts producerar decentraliserade produktionsanläggningar – som vindkraftverk eller solcellsparker – på oregelbunden nivå och belastar därför hög- och mellanspänningsnäten med fluktuerande effektbelastningar. Elnätet måste därför bli smartare och känna igen kritiska nätpunkter på ett tidigt stadium.

Phoenix Contact erbjuder lösningar inom detta område – för att kunna digitalisera lokala nätstationer på ett intelligent sätt och därmed säkerställa transparens och översikt över alla stationer, även på distans. De insamlade mätvärdena används för att automatiskt justera spänningsnivåerna så att variationerna i elnätet elimineras och fel åtgärdas snabbare. Den automatiska utjämningen av spänningsvariationerna säkerställer tillförlitlig energiförsörjning för både tillverkningsindustrin och befolkningen.

Dessa få exempel visar potentialen hos sektorkoppling på vägen mot ett All Electric Society. Det är också tydligt att de komplexa sambanden endast kan hanteras genom ytterligare digitalisering och en målinriktad användning av sensorteknik för att registrera mätdata. Inom produktionen måste externa händelser integreras i automatiseringen. Detta inkluderar till exempel information från produktionsstyrning, ekonomiska data från energimarknaden eller det förväntade utnyttjandet av byggnader och maskiner. Dessa data kommer direkt från Emalytics-systemet för fastighetsdrift. IIoT-ramverket fungerar som hjärtat i lösningen. Efter normaliseringen är den insamlade informationen tillgänglig för hela nätverket i form av en serverbaserad databas – oavsett vem som har åtkomst till eller är ansluten till nätverket. Det kan alltså vara såväl en maskin som en solcellsanläggning, en pump eller ventilationsanläggning. Emalytics bidrar därmed till att optimera nätverket på lång sikt.

Resultat

Den beprövade fastighetstekniken från de senaste årtiondena kan mycket mer idag, särskilt när det gäller sektorkoppling. Med Emalytics satsar Phoenix Contact på en lösning som gör det möjligt att koppla samman olika tillämpningsområden – laddstationer med energihantering, ventilation och belysning med fastighetsförvaltning eller energilagringsmoduler med produktion. Fördelen med denna koppling är att hela fastigheter och till och med hela områden kan optimeras när det gäller energieffektivitet. Förbättringarna sträcker sig från egen användning av solelen till allmänna energibesparingar, preventivt underhåll och hantering av effekttoppar.