Progettazione per la rivoluzione energetica

Phoenix Contact si impegna ad aiutare i progettisti a ridurre al minimo l'impatto ambientale e a prepararsi alla rivoluzione delle energie rinnovabili, riducendo le emissioni e fornendo al contempo al mondo energia sostenibile e on-demand. Questo è l'obiettivo che si è data per il prossimo decennio, con un concetto chiamato "All Electric Society", ovvero società interamente elettrica. Nella sua visione, l'energia rinnovabile viene generata e utilizzata in modo efficiente tramite sistemi intelligenti e collegati in rete, creati con tecnologie di elettrificazione, connettività di rete e automazione.

L'energia pulita e sostenibile proviene da fonti fotovoltaiche, idroelettriche, eoliche e geotermiche. I sistemi di immagazzinaggio dell'energia, come le batterie o gli impianti a idrogeno verde, completano il processo di generazione e garantiscono la disponibilità costante di energia. Combinati con la connettività di rete e l'automazione per il controllo, consentono l'elettrificazione di tutti gli aspetti della nostra vita. Phoenix Contact fornisce molti componenti per la generazione, l'immagazzinaggio e l'automazione dell'energia nella All Electric Society.

Generatori a turbina eolica

I generatori a turbina eolica producono circa il 10% dell'elettricità negli Stati Uniti. Sono strutture complesse in cui la diagnostica delle macchine monitora lo stato del sistema per limitare i danni e ridurre al minimo i tempi di fermo. Ad esempio, il monitoraggio intelligente delle pale delle turbine comprende sensori per controllare il ghiaccio, i fulmini, il carico e le condizioni strutturali (Figura 1).

Figura 1: Il monitoraggio intelligente delle pale delle turbine comprende sensori per controllare il ghiaccio, i fulmini, il carico e le condizioni strutturali al fine di individuare e prevenire eventuali danni. (Immagine per gentile concessione di Phoenix Contact)

Il sensore del carico della pala del rotore 1183803 di Phoenix Contact montato vicino alla base interna della pala utilizza estensimetri per monitorare il carico della pala della turbina. In combinazione con i dati provenienti da altri sensori, il controller di misurazione e valutazione monitora il carico della pala per controllare la turbina e ottimizzare le prestazioni con un carico minimo sulla pala.

Generazione di energia fotovoltaica

La generazione di energia solare richiede un monitoraggio a livello di sistema per garantire che i pannelli solari sul campo funzionino con la massima efficienza. Per ottenere la tensione prescritta, le celle solari sono collegate in serie, ovvero in stringhe fotovoltaiche (PV). Il monitoraggio della corrente e della tensione nelle singole stringhe di pannelli consente agli utenti di individuare le perdite di potenza dovute a pannelli solari danneggiati o a collegamenti elettrici scadenti (Figura 2). I moduli dei sensori sono multiplati tramite moduli di comunicazione multicanale a un controller di coordinamento.

Figura 2: Il monitoraggio della corrente e della tensione nelle singole stringhe di pannelli consente agli utenti di individuare le perdite di potenza dovute a pannelli solari danneggiati o a collegamenti elettrici scadenti. (Immagine per gentile concessione di Phoenix Contact)

Nella Figura 2, i sensori di tensione e corrente monitorano le correnti di 20 stringhe fotovoltaiche e la tensione comune utilizzando solo due moduli di comunicazione. I moduli di comunicazione inviano i dati a un controller compatto tramite un'interfaccia Modbus.

2903591 di Phoenix Contact è un esempio di modulo di sensori in grado di misurare una singola tensione fino a 1500 volt. I dati in uscita sono una tensione analogica nell'intervallo da 2 a 10 V c.c., proporzionale all'ingresso misurato. Il sensore 2903591 è un modulo su guida DIN di 35 mm alimentato da una sorgente a 24 V c.c.

Immagazzinaggio dell'energia

Poiché la domanda di energia è costante, i progettisti devono poter immagazzinare l'energia generata da fonti rinnovabili come il sole e il vento. L'approccio comune è quello di affidarsi alle batterie. L'accumulatore di energia più piccolo è la cella della batteria, ma per aumentare la capacità di immagazzinaggio disponibile è possibile combinare più celle in un modulo. La potenza delle singole celle deve essere bilanciata per garantire che si carichino o si scarichino a una velocità simile. Per motivi di sicurezza, è necessario monitorare la temperatura del modulo batteria per rilevare la fuga termica. Più moduli vengono combinati in un armadio di immagazzinaggio sotto la supervisione di un'unità di controllo dell'alimentazione (PCU) (Figura 3).

Figura 3: Un armadio di immagazzinaggio dell'energia senza pannello frontale, con tre moduli batteria composti da singole celle (blu) con la relativa elettronica di controllo. (Immagine per gentile concessione di Phoenix Contact)

Phoenix Contact fornisce i connettori utilizzati per collegare questi moduli. Ad esempio, i connettori polarizzati possono collegare i moduli con 1106306 come contatto positivo e 1106307 come contatto negativo. Questi connettori per poli di batteria sono codificati meccanicamente per impedire l'inversione di polarità o il contatto accidentale e possono essere ruotati di 360° per una maggiore flessibilità di cablaggio.

Conclusione

Phoenix Contact offre un'ampia gamma di prodotti destinati alla All Electric Society, dai connettori ai sensori fino agli elementi di controllo. Fornisce anche software e controller per l'automazione e il controllo dei sistemi industriali. Oltre ai suoi prodotti, Phoenix Contact si impegna a operare in modo sostenibile riducendo le emissioni di CO2 nelle sue strutture e nelle sue operazioni quotidiane.