Стрибок у реальність Просто зробіть це. У Бломбергу збудовано заводську будівлю, що робить можливим більш енергоефективне та стале виробництво завдяки продуманій мережі постійного струму. Погляд за лаштунки показує, як працює постійний струм на практиці.
2760 сонячних панелей на даху площею 11 000 м²
All Electric Society Factory
Сонячний день у Бломбергу. На даху площею 11 000 м² довгі ряди сонячних панелей виблискують, немов скляне море. Щойно сонячне світло падає на напівпровідниковий матеріал, утворюється електричний струм. Окрім масштабу, це звична картина для багатьох дахів у Німеччині.
Але ця будівля особлива: тоді як в інших місцях інвертори перетворюють постійний струм із фотоелектричної установки на змінний струм, тут він напряму подається до локальної мережі постійного струму. «Мережа постійного струму оптимізує весь ланцюг енергії: від генерації та розподілу до зберігання та споживання», — пояснює Тобіас Люке, експерт із мереж постійного струму у Phoenix Contact.
Екскурсію будівлею експерт зазвичай починає з даху. Тут, на фотоелектричному полі, стає зрозуміло, чому постійний струм набуває дедалі більшого значення: «Не лише генератори, а й пристрої накопичення енергії та споживачі працюють на постійному струмі. Більшість електроприладів і виробничих модулів працює саме на постійному струмі».
Зарядні станції постійного струму перед All Electric Society Factory
Згладжування пікових навантажень
Перед заводом All Electric Society Factory також розміщено десять зарядних пунктів. Вони є важливими елементами у світі постійного струму. Тому Тобіас Люке веде нас до парковки, де розташовані джерела енергії. «Через двоспрямовані зарядні станції постійного струму службові автомобілі в майбутньому зможуть не лише заряджати свої акумулятори, а й повертати енергію назад до системи без повторного перетворення», — пояснює Люке.
Зазирнувши всередину однієї із зарядних станцій, можна побачити, що Phoenix Contact добре знається на темі постійного струму. «Захист від перенапруг, захист пристроїв, автоматичні вимикачі постійного струму та штекери для системи заряджання — наші силові модулі забезпечують оптимальне керування потоками енергії».
Але автомобільні акумулятори — це не все: Тобіас Люке вказує на непримітний білий контейнер: «Стабільне енергопостачання із джерел відновлюваної енергії вимагає достатньо великих і надійних накопичувачів, щоб компенсувати коливання», — пояснює експерт із постійного струму.
«І ми можемо використовувати ці накопичувачі для згладжування пікових навантажень на загальну мережу живлення». Такі навантаження виникають, наприклад, коли запускаються великі електродвигуни. Тоді тимчасово споживається більше електроенергії, ніж передбачено договором із постачальником. І це обходиться дуже дорого. «Завдяки буферизації пікових навантажень нашими акумуляторами ми змогли зменшити витрати на електроенергію майже на 80 %».
Шафи керування для мережі постійного струму
Думати, керувати, контролювати
Тобіас Люке веде нас у технічні підземелля будівлі — до підвалу, де розташовано центральний вузол системи постійного струму. Шафа керування за шафою керування. Вони інтегрують у систему не лише фотоелектричну установку, акумулятори й зарядні станції. Тут також подається електроенергія із зовнішньої мережі або повертається надлишок.
«Наші силові модулі можуть працювати в обох напрямках — як на введення, так і на виведення», — пояснює Люке, відкриваючи шафу керування, де модулі розміщені наче шухляди. «Завдяки модульній структурі шафи керування легко адаптувати, а потужність — масштабувати відповідно до потреб».
Шафа керування постійного струму на All Electric Society Factory
Економія міді та електроенергії
Один поворот — і шафа керування відкрита. Багато червоного й білого — плюс і мінус у мережі постійного струму. Також одразу помітно, що кабелі й компоненти значно менші, ніж у традиційних системах — ще одна перевага технології: «Для передавання струму мережі постійного струму потребують менше міді. Можна заощадити до 55 % цього дорогого матеріалу», — зазначає Люке. У центрі керування сходяться й червоні, й білі дроти з фотоелектричної установки. Через перетворювачі постійного струму загальною потужністю 120 кВт вони подають струм у шину постійного струму.
Із головного низьковольтного щита постійний струм розподіляється до виробничих зон. Тут освітлення живиться безпосередньо з мережі постійного струму. Два відгалуження ведуть до виробничих машин. «У мережі постійного струму ми можемо використовувати енергію гальмування роботів і приводів та повертати її в систему», — пояснює Люке наступну ключову перевагу постійного струму. «Завдяки лише цій рекуперації, залежно від застосування, можна досягти підвищення ефективності до 20 %».
Якщо ж після урахування всіх споживачів і накопичувачів у мережі лишається надлишок, двоспрямовані перетворювачі змінного/постійного струму повертають його до загальної мережі змінного струму.
Автоматичний вимикач CONTRACTON ELR HDC
Це стає реальністю
Там, де на All Electric Society Factory потрібно безпечно комутувати навантаження постійного струму, використовується автоматичний вимикач ELR HDC. Він поєднує функції захисту, комутації, моніторингу, попередньої зарядки та підключення до мережі. Спеціальні лічильники енергії постійного струму вимірюють енергопотоки. Для з’єднання ліній постійного струму застосовується роз’єм ArcZero. Він дає змогу вмикати й вимикати під навантаженням без утворення дуги.
Управління навантаженням і керування мережею здійснюється за допомогою програмної платформи PLCnext Engineer. Вона об’єднує всі компоненти в єдину систему. Контролер також інтегрує в енергоменеджмент будівлі дані про ціни на електроенергію, прогнози погоди та щоденні вимірювання з даху.
Тобіас Люке, експерт із мереж постійного струму
Не лише розмови
All Electric Society Factory у Бломбергу вже здобув міжнародне визнання в галузі. Не лише говоримо, а й діємо — постійний струм уже працює тут і зараз, що щодня доводить своєю енергетичною ефективністю виробництво, спроєктоване на основі постійного струму.
Але «цей об’єкт також спеціально створено для тестувань і випробувань», — додає Тобіас Люке. Учасники пілотного проєкту розраховують на подальшу економію й підвищення ефективності. У планах зокрема й будівництво вітрової мініелектростанції, електролізера для виробництва водню та паливних елементів, які вироблятимуть струм із цього водню.
Phoenix Contact вже давно займається дослідженням і впровадженням технологій постійного струму та є співзасновником Open Direct Current Alliance (ODCA). Коли починалося проєктування будівлі, на ринку майже не було компонентів і стандартів для технологій постійного струму. Сьогодні ситуація інша, наголошує Тобіас Люке: «Завдяки наявним компонентам, нормативному прогресу, зростаючій експертизі та співпраці з досвідченими партнерами цей крок варто зробити й іншим компаніям».
У Бломбергу стемніло. Екскурсія завершується, і Тобіас Люке зачиняє ворота однієї з найінноваційніших фабрик Європи.
Висновок
Постійний струм вже давно є невід’ємною частиною нашого повсякденного життя. Але саме цілісний підхід до цієї енергії відкриває величезний потенціал для заощаджень. All Electric Society Factory має на меті реалізувати цей потенціал. І не як разовий проєкт, а як приклад для багатьох інших промислових і виробничих об’єктів.
Запровадження систем постійного струму у виробничу логістику та промисловість відкриває значні можливості для енергозбереження — особливо для динамічних навантажень, як-от роботів: пікова потужність може зрости на 85 %, а енергоефективність — на 20 %.
При послідовному впровадженні примара дорогого промислового струму швидко зникає. Будівля як джерело й накопичувач енергії — вже сьогодні, з наявними технологіями, в умовах реального виробництва.
Зв’яжіться з нашими експертами
Подальші матеріали
Постійний струм із пристрастю
Локальні мережі постійного струму можуть заощадити до 20 відсотків енергії, забезпечити можливість безпосереднього зберігання виробленої електроенергії та зменшити кількість ресурсів, необхідних для їхнього будівництва.
Мережі постійного струму для поєднання секторів
Електромобільність, фотоелектричні установки та акумулятори здійснюють революцію в галузі.