Líneas de producción eficientes con carril conductor alimentado por CC
En la industria actual, la tensión alterna trifásica de 400 voltios se utiliza como norma. La tensión alterna también se utiliza en las líneas de producción de este mundo. El número de convertidores de frecuencia, incluidos los rectificadores y el enlace de CC, que suele ser necesario por consumidor industrial es enorme. Con el fin de reducir significativamente el número de estos convertidores CA/CC y aprovechar más las ventajas de la tecnología de CC, la industria busca nuevas soluciones para ser más eficiente y sostenible en este ámbito.
Kamen, 18 de diciembre de 2019 - En el proyecto de financiación effiDCent, Paul Vahle GmbH & Co. KG está llevando a cabo investigaciones junto con socios del consorcio de investigación (Universidad TU Dortmund, Universidad de Ciencias Aplicadas Ostwestfalen-Lippe) e industria (Fa. Condensator Dominit, E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH) un sistema de barras colectoras alimentado por corriente continua con almacenamiento inteligente de energía integrado, fuente de alimentación central de corriente continua, condensadores tampón y monitorización de arco, que está destinado a optimizar la transmisión de energía en las líneas de producción de la industria manufacturera.
Socios del consorcio de investigación e industria del proyecto effiDCent, financiado por la UE
En el marco del proyecto de financiación, que cuenta con el apoyo de la Unión Europea y el estado de Renania del Norte-Westfalia, el objetivo es aumentar la eficiencia energética de las líneas de fabricación y producción y minimizar los tiempos de inactividad relacionados con la red, generando así un proceso de fabricación óptimo. Lo ideal sería que, al pasar de la tensión alterna a la continua, una disposición de condensadores tampón y dispositivos inteligentes de almacenamiento de energía supusiera una enorme reducción de material y un cambio de material conductor. Además, el cliente ahorra en convertidores de CC y condensadores. Por consiguiente, sólo se necesitan de forma centralizada en la alimentación estacionaria.
El 7 de agosto de 2019, los socios del consorcio se reunieron para el arranque conjunto del proyecto en el VAHLE Demo Centre de Kamen. Los socios del proyecto aprovecharon este día para conocerse y presentar sus competencias básicas individuales. Además, los socios del proyecto visitaron las instalaciones de producción del especialista en transmisión de potencia.
"En las líneas de producción de este mundo se confía en la tensión alterna para la distribución de la energía", explica Marco Hermanni, jefe de proyecto y coordinador en VAHLE. "En la actualidad, el suministro de energía de las líneas de producción mediante el sistema de barras colectoras se realiza casi sin excepción en toda la industria mediante tensión alterna, que, sin embargo, debe convertirse dos veces para cada cliente a las condiciones in situ mediante convertidores de CC y condensadores de enlace de CC."
La conversión de la alimentación de energía en tensión continua permite obtener grandes ventajas de eficiencia. En este proyecto se investigan barras conductoras basadas en corriente continua para la transmisión eficiente de energía en líneas de producción, por ejemplo, en los sistemas de monorraíles eléctricos de uso frecuente. Las innovaciones esenciales aquí serían el ahorro masivo de material de cobre mediante la transmisión de CC, así como materiales conductores alternativos, el uso de una alimentación central de CC con desconexión por error y la consiguiente reducción de tamaño de los convertidores mediante una tensión de CC regulada y un sistema de detección de arcos. Además, la adición de condensadores tampón a lo largo de la barra colectora aporta estabilidad dinámica con una disminución simultánea de la capacidad global. Al final, el uso de dispositivos inteligentes de almacenamiento de energía para cubrir los picos más altos de demanda de carga durante periodos cortos permitiría un acondicionamiento uniforme de la demanda energética.
Aumento de la eficiencia energética de las líneas de producción en la industria del automóvil
Con la instalación de condensadores tampón a lo largo del carril conductor, el consorcio de investigación abre nuevos caminos. En particular, garantizar la estabilidad es el mayor reto, lo que requiere un considerable esfuerzo de investigación. No obstante, las ventajas del sistema propuesto de raíles conductores alimentados por corriente continua son inmensas. Al cambiar de corriente alterna a corriente continua en combinación con condensadores tampón, se consigue una reducción significativa de las necesidades de cobre del raíl.
Esto podría suponer hasta un 50% de reducción de material combinado con un aumento de la eficiencia de los consumidores de hasta un 15%. Además, la alimentación central de corriente continua y la capacidad de amortiguación permiten un diseño mucho más sencillo de los consumidores. Además, gracias al almacenamiento inteligente de energía, ahora la alimentación sólo tiene que diseñarse para la potencia nominal y ya no para los picos, la potencia punta. Esto se debe a que la producción en corriente continua resulta más robusta frente a las fluctuaciones del suministro y la calidad de la red.
Calidad de red estable y segura, así como recuperación de la energía de frenado en funcionamiento con corriente continua.
De este modo, además de una enorme eficiencia de costes, se puede avanzar en ventajas decisivas para la transición energética y la Industria 4.0. El paso a la alimentación de corriente continua en la industria facilitaría mucho la introducción de electricidad procedente de fuentes renovables en las redes.
El consorcio cuenta con el apoyo de Mercedes-Benz AG. Los socios del proyecto podrán probar los resultados de la investigación en el propio monorraíl eléctrico de pruebas de Daimler en Sindelfingen.
"En la actualidad, la regeneración de la energía de frenado, por ejemplo, sólo es posible de forma limitada debido al uso de corriente alterna o únicamente con el uso de convertidores de frecuencia especiales con capacidad regenerativa. El uso de corriente continua ofrece aquí más ventajas y no sólo garantiza una calidad de red estable y segura, sino que también hace posible el uso de la energía de frenado de forma sencilla. Y no se queda en pura teoría. Los resultados de la investigación se probarán en vivo en una instalación de ensayos de monorraíles eléctricos de Mercedes-Benz AG en Sindelfingen", explica Marco Hermanni.
En última instancia, el consorcio espera que la eficiencia energética global de un sistema de monorraíl eléctrico pueda aumentar entre un 17% y un 25% sólo con las innovaciones propuestas, con clientes mucho más sencillos y, por tanto, más rentables. Las innovaciones de este proyecto se evaluarán y finalmente se calificarán en un sistema de demostración realista. Esto se está haciendo en estrecha coordinación con los usuarios, por lo que se espera que, debido a las grandes ventajas del sistema, haya excelentes oportunidades para explotar los resultados del proyecto una vez finalizado, fortaleciendo así la industria de Renania del Norte-Westfalia a largo plazo.
El proyecto de financiación effiDCent de un vistazo:
- Enfoque temático del proyecto de investigación: desarrollo de un carril conductor alimentado por corriente continua para líneas de producción en la industria.
- Socios del proyecto: Paul Vahle GmbH & Co KG (líder del consorcio), Universidad Tecnológica de Dortmund, Universidad de Ciencias Aplicadas de Ostwestfalen-Lippe, Condensator Dominit y E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH como socio asociado.
- Duración del proyecto: julio de 2019 - junio de 2022
- La organización ejecutora del proyecto es el Centro de Investigación PTJ de Jülich.
- Instalación de pruebas de monorraíles eléctricos en la planta de Mercedes-Benz en Sindelfingen
- Este proyecto está financiado por la Unión Europea y el Estado de Renania del Norte-Westfalia.
