Concevoir pour la révolution énergétique

Phoenix Contact vise à aider les concepteurs à minimiser leur impact environnemental et à préparer la révolution liée aux énergies renouvelables en réduisant les émissions tout en fournissant au monde entier une énergie durable à la demande. L'entreprise en a fait son objectif pour les dix prochaines années, avec un concept baptisé « Une société tout électrique » (All Electric Society). Dans sa vision des choses, l'énergie renouvelable est générée et utilisée de manière efficace grâce à des systèmes intelligents en réseau, créés à l'aide de l'électrification, de la mise en réseau et de l'automatisation.

L'énergie propre et durable provient de sources photovoltaïques, hydroélectriques, éoliennes et géothermiques. Des systèmes de stockage d'énergie comme les batteries ou les systèmes à hydrogène vert complètent le processus de génération et garantissent que l'énergie est toujours disponible. Combinés à la mise en réseau et à l'automatisation pour le contrôle, ils permettent d'intégrer l'électrification à tous les aspects de nos vies. Phoenix Contact fournit de nombreux composants pour la génération et le stockage d'énergie, et l'automatisation au sein de la société tout électrique.

Éoliennes

Les éoliennes produisent environ 10 % de l'électricité aux États-Unis. Ces générateurs sont des structures complexes où des diagnostics automatiques surveillent l'état du système afin de réduire les dommages et de minimiser les temps d'arrêt. Par exemple, la surveillance intelligente des pales d'une éolienne inclut des capteurs pour contrôler le gel, la foudre, la charge et l'état structurel (Figure 1).

Figure 1 : La surveillance intelligente des pales d'une éolienne inclut des capteurs pour contrôler le gel, la foudre, la charge et l'état structurel afin de détecter et d'empêcher les dommages. (Source de l'image : Phoenix Contact)

Le capteur de charge pour pale de rotor 1183803 de Phoenix Contact, monté près de la base intérieure de la pale, utilise des jauges de contrainte pour surveiller la charge au niveau des pales de l'éolienne. En combinant des données issues d'autres capteurs, le contrôleur de mesure et d'évaluation surveille la charge au niveau des pales, ce qui permet de contrôler l'éolienne afin d'optimiser ses performances avec une charge minimale au niveau des pales.

Génération d'énergie photovoltaïque

La génération d'énergie solaire nécessite une surveillance de tout le système pour veiller à ce que les panneaux solaires sur le terrain fonctionnent avec un rendement de crête. Les cellules solaires sont connectées en série, formant une chaîne photovoltaïque (PV), pour atteindre une tension requise. La surveillance du courant et de la tension dans les chaînes individuelles de panneaux permet aux utilisateurs de repérer les pertes de puissance dues à des panneaux solaires endommagés ou à de mauvaises connexions électriques (Figure 2). Des modules de capteurs sont multiplexés vers un contrôleur de coordination via des modules de communication à plusieurs canaux.

Figure 2 : La surveillance du courant et de la tension dans les chaînes photovoltaïques individuelles de panneaux permet aux utilisateurs de repérer les pertes de puissance dues à des panneaux solaires endommagés ou à de mauvaises connexions électriques. (Source de l'image : Phoenix Contact)

Dans la Figure 2, des capteurs de courant et de tension surveillent 20 courants de chaîne PV ainsi que la tension commune en utilisant seulement deux modules de communication. Les modules de communication envoient les données à un contrôleur compact via une interface Modbus.

Le 2903591 de Phoenix Contact est un exemple de module de capteur qui peut mesurer une seule tension jusqu'à 1500 V. Les données de sortie correspondent à une tension analogique dans la plage de 2 à 10 VCC, proportionnelle à l'entrée mesurée. Le capteur 2903591 est un module à rail DIN de 35 mm alimenté par une source de 24 VCC.

Stockage d'énergie

Étant donné que la demande en énergie est constante, les concepteurs doivent pouvoir stocker la puissance générée à partir de sources d'énergie renouvelable comme le soleil et le vent. L'approche courante consiste à utiliser des batteries pour le stockage de l'énergie. La plus petite unité de stockage d'énergie est la cellule de batterie, mais plusieurs cellules peuvent être combinées dans un module de batterie pour augmenter la capacité de stockage disponible. L'énergie stockée dans les cellules individuelles doit être équilibrée pour veiller à ce qu'elles se chargent et se déchargent à la même vitesse. Par mesure de sécurité, il convient de surveiller la température du module de batterie afin de détecter tout emballement thermique. Plusieurs modules sont combinés dans une armoire de stockage sous le contrôle d'une unité de contrôle de puissance (PCU) (Figure 3).

Figure 3 : Armoire de stockage d'énergie avec le panneau avant retiré, révélant les trois modules de batterie composés de cellules de batterie individuelles (en bleu) et des composants électroniques de commande associés. (Source de l'image : Phoenix Contact)

Phoenix Contact fournit les connecteurs utilisés pour relier ces modules. Par exemple, les connecteurs polarisés peuvent relier les modules avec le 1106306 comme contact positif et le 1106307 comme contact négatif. Ces connecteurs de pôles de batterie sont codés mécaniquement pour éviter toute inversion de polarité ou tout contact accidentel, et peuvent pivoter à 360° pour une plus grande flexibilité de câblage.

Conclusion

Phoenix Contact propose une large gamme de produits conçus pour la société All Electric Society, des connecteurs aux capteurs, en passant par les éléments de commande. La marque fournit également des logiciels et des contrôleurs pour l'automatisation et le contrôle des systèmes industriels. Outre ses produits, Phoenix Contact s'engage en faveur de la durabilité en réduisant les émissions de CO2 dans ses installations et ses opérations quotidiennes.