Språnget ut i verkligheten Gör det bara. I Blomberg har en fabriksbyggnad uppförts där produktionen är mer energieffektiv och hållbar tack vare ett sofistikerat likströmskraftnät. En titt bakom kulisserna avslöjar hur likström fungerar i praktiken.
2 760 solpaneler på en takyta på 11 000 m²
All Electric Society Factory
En solig eftermiddag i Blomberg. Långa rader av solpaneler böljar fram på den 11 000 m² stora takytan som ett hav av glas. Så snart solljuset träffar halvledarmaterialet flödar elektricitet. Bortsett från systemets storlek är detta en helt normal syn på många tak i Tyskland.
Men den här byggnaden är annorlunda: Där växelriktare på andra ställen ser till att likströmmen från solcellsanläggningen omvandlas till växelström, flödar den här direkt in i ett lokalt likströmskraftnät. "Ett likströmskraftnät optimerar hela energikedjan med produktion, distribution, lagring och förbrukning", förklarar Tobias Lüke, expert på likströmsnät på Phoenix Contact.
Experten börjar gärna sin rundtur genom byggnaden uppe på taket. Här, på solcellsfältet, blir det tydligt varför likström vinner mark överallt: "Det är inte bara generatorer som arbetar med likström, utan även energilagringsmoduler eller laster. De flesta elektriska apparater och produktionsenheter arbetar med likström."
DC-laddstationer framför All Electric Society Factory
Ta bort lasttopparna
Tio laddpunkter finns också framför All Electric Society Factory. De är viktiga aktörer i likströmskosmos. Tobias Lüke visar därför vägen ner till parkeringen, där laddstolparna står uppställda. "I framtiden kan tjänstebilar inte bara ladda sina drivbatterier via dubbelriktade DC-laddstationer (DC = likström), utan även föra tillbaka energi direkt in i systemet utan att behöva omvandla den igen", förklarar Lüke.
En titt in i en av laddstationerna visar att Phoenix Contact är väl positionerat när det gäller likström. "Överspänning och apparatskydd, DC-effektbrytare och DC-laddhandtag – energiflödena styrs optimalt genom våra kraftmoduler."
Men fordonsbatterierna är långt ifrån allt: Tobias Lüke pekar på en oansenlig vit behållare: "En stabil energiförsörjning baserad på förnybar energi kräver tillräckligt stora och tillförlitliga lagringssystem för att kompensera för fluktuationer", förklarar DC-experten.
"Och vi kan använda dessa lagringssystem för att balansera ut maxbelastningar jämfört med den allmänna strömförsörjningen." Maxbelastning uppstår till exempel när stora elmotorer i produktionsmaskiner startar. Du förbrukar då kortvarigt mer el än vad som avtalats med leverantören. Och det får du betala dyrt för. "Genom att buffra maxbelastningar med våra batterier kunde vi minska elkostnaderna med upp till 80 %."
Apparatskåp för likströmskraftnätet
Tänka, styra och kontrollera
Tobias Lüke leder oss in i byggnadens tekniska katakomber, ner i källaren där likströmsförsörjningens centrala nervsystem är placerat. Apparatskåp på apparatskåp. De integrerar inte bara solcellsanläggningen, batterilager och laddningsstationer i systemet. Det är också här som el från det allmänna elnätet matas in eller överskott återförs.
"Våra kraftmoduler kan styras bidirektionellt, alltså i båda riktningarna", förklarar Lüke och öppnar ett apparatskåp där modulerna är uppradade som lådor. "Tack vare den modulära uppbyggnaden kan apparatskåpen bestyckas på ett flexibelt sätt och effekten enkelt anpassas efter behov."
DC-apparatskåp i All Electric Society Factory
Snåla på koppar och spara el
Vrid om en gång och apparatskåpet är öppet. Mycket rött och vitt i mysig samvaro – plus och minus i likströmskraftnätet. Vad som också märks direkt är att kablar och andra komponenter är betydligt mindre än i konventionella distributionssystem – en annan fördel med denna teknik: "Likströmsnät kräver mindre koppar för kraftöverföring. På så sätt kan man spara in upp till 55 % av detta dyra råmaterial", säger Lüke. De vita och röda trådarna från solcellsanläggningen hamnar också här i styrcentralen. De matar den så kallade DC-bussen via DC/DC-omvandlare med en total effekt på 120 kW.
Likströmmen distribueras från lågspänningshuvudfördelningen till produktionsområdet. Här arbetar belysningen direkt med energi från DC-nätet. Två förgreningar leder till anslutningen till produktionsmaskinerna. "I likströmskraftnätet kan vi utnyttja bromsenergin från robotar och frekvensomriktare och mata tillbaka den direkt i systemet", säger Lüke och förklarar nästa viktiga fördel med likström. "Beroende på användningsområde kan enbart denna energiåtervinning öka effektiviteten med upp till 20 %."
Om det fortfarande finns överskottsenergi i likströmskraftnätet trots alla laster och lagringssystem, matar de dubbelriktade AC/DC-omvandlarna tillbaka den till det allmänna växelströmsnätet på ett nätkonformt sätt.
Effektbrytare CONTRACTON ELR HDC
Planer blir verklighet
ELR HDC effektbrytare används överallt där likströmslaster måste kopplas på ett säkert sätt i Electric Society Factory. Den kombinerar funktionerna för kontaktorer, koppling, övervakning, förladdning och nätverksfunktionalitet. Särskilda energimätare för likström registrerar energiflödena. Och ArcZero DC-kontakten används för att ansluta DC-anslutningar. Den möjliggör ljusbågsfri inkoppling och urkoppling under last.
Lasthantering och överordnad DC-nätverksadministration sköter programvaruplattformen PLCnext Engineer. Den kombinerar de enskilda områdena till ett övergripande system. Styrsystemet väger också in data som elkostnader på elbörserna, väderprognoser och dagligen uppdaterade data från mätstationen på taket i byggnadens energihanteringssystem.
Tobias Lüke, expert på likströmskraftnät
Inte bara prata
All Electric Society Factory i Blomberg har redan ett rykte inom branschen som sträcker sig långt utanför landets gränser. Inte bara prata, utan göra – likström fungerar redan här och nu, vilket likströmsbaserad produktion visar varje dag med sin energibalans.
Men "det här systemet är också uttryckligen utformat för experiment och drifttester", tillägger Tobias Lüke. Sammantaget hoppas organisatörerna av detta pilotprojekt att kunna göra ytterligare besparingar och öka effektiviteten. I planerna ingår att bygga ett litet vindkraftverk, en elektrolysör för vätgasproduktion och bränsleceller, som i sin tur genererar el från den lagrade vätgasen.
Phoenix Contact har länge engagerat sig i forskning och etablering av likströmsteknik och är en av grundarna av Open Direct Current Alliance (ODCA). När planeringen av byggnaden inleddes fanns det knappt några komponenter och standarder för användning av likströmsteknik på marknaden. Idag är det annorlunda, understryker Tobias Lüke: "Med de komponenter som finns tillgängliga, framsteg inom lagstiftningen, ökad expertis och samarbete med kompetenta partners är det värt att ta steget även för andra företag."
Det har blivit mörkt i Blomberg. Vi är i slutet av rundturen och Tobias Lüke stänger porten till vad som förmodligen är en av de mest innovativa fabriksbyggnaderna i Europa.
Facit
Likström har länge omgett oss i varje hörn av vår vardag. En helhetssyn på denna energi är ändå en verklig skattkista av potentiella besparingar. All Electric Society Factory har gett sig ut för att gräva fram denna skatt. Och inte bara som en engångsföreteelse, utan som en förebild för många andra byggnader inom industri och tillverkning.
Införandet av likströmssystem inom produktionslogistiken och industrin innebär en stor potential för energibesparingar, särskilt för dynamiska laster som robotar som används i produktionen: Förbrukningstoppar kan minskas med upp till 85 % och energieffektiviteten kan ökas med upp till 20 %.
Vid konsekvent genomförande försvinner snabbt skräcken för dyr industriell el. Byggnaden som energikälla och energilagringssystem – idag, med befintlig teknik och i en tuff produktionsmiljö.
Kontakta våra experter
Ytterligare bidrag
Likström med passion
Lokala likströmskraftnät kan spara upp till 20 procent av energin, göra den producerade elen direkt lagringsbar och öka resurseffektiviteten vid upprättandet.
Likströmsnät för sektorkoppling
E-Mobility, solcellsanläggningar och batterilager revolutionerar branschen.