Des lignes de production efficaces avec des barres omnibus alimentées en courant continu

Kamen, le 18 décembre 2019 - Dans le cadre du projet effiDCent, Paul Vahle GmbH & Co. KG étudie, en collaboration avec les partenaires du consortium issus de la recherche (TU Dortmund, Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe) et de l'industrie (Fa. Condensator Dominit, E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH) un système de barres conductrices alimentées en courant continu avec stockage d'énergie intelligent intégré, alimentation centrale en courant continu, condensateurs tampons et surveillance de l'arc électrique, qui doit optimiser le transfert d'énergie dans les chaînes de fabrication de l'industrie de transformation.

Partenaires de consortium de la recherche et de l'industrie dans le projet de promotion effiDCent de l'UE

Dans le cadre de ce projet soutenu par l'Union européenne et le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, l'objectif est d'augmenter l'efficacité énergétique des chaînes de fabrication et de production, de minimiser les arrêts de production dus au réseau et de générer en conséquence un processus de fabrication optimal. Ainsi, dans le cas idéal, lors du passage d'une tension alternative à une tension continue, une disposition de condensateurs tampons et d'accumulateurs d'énergie intelligents entraînerait une énorme réduction des matériaux et une modification du matériau conducteur. En outre, le client économise sur les convertisseurs de courant continu et les condensateurs. En conséquence, ces derniers ne sont nécessaires que de manière centralisée au niveau de l'alimentation stationnaire.

Le 7 août 2019, les partenaires du consortium se sont réunis pour le lancement commun du projet au centre de démonstration VAHLE à Kamen. Les partenaires du projet ont profité de cette journée pour faire connaissance les uns avec les autres et présenter leurs compétences clés individuelles. En outre, les partenaires du projet ont été guidés à travers la fabrication du spécialiste de la transmission de courant.

"Dans les chaînes de fabrication du monde entier, on mise sur la tension alternative pour distribuer l'énergie", explique Marco Hermanni, gestionnaire et coordinateur de projet chez VAHLE. "Actuellement, dans toute l'industrie, l'alimentation en énergie des chaînes de fabrication via le système de barres conductrices se fait presque sans exception via la tension alternative, qui doit cependant être convertie deux fois par utilisateur aux conditions du site via des convertisseurs DC et des condensateurs de circuit intermédiaire".

Une conversion de l'alimentation en énergie en tension continue permet de réaliser d'importants gains d'efficacité. Dans ce projet, des barres conductrices basées sur le courant continu sont étudiées pour un transfert efficace de l'énergie dans les chaînes de production, par exemple dans les convoyeurs aériens électriques fréquemment utilisés. Les principales innovations seraient l'économie massive de cuivre grâce à la transmission par courant continu et à des matériaux conducteurs alternatifs, l'utilisation d'une alimentation centrale en courant continu avec coupure en cas de défaut et la réduction de la taille des convertisseurs qui en résulte grâce à une tension continue régulée et à une détection d'arc électrique. En outre, l'installation de condensateurs tampons le long du rail conducteur apporte une stabilité dynamique tout en réduisant la capacité totale. Au final, l'utilisation de systèmes intelligents de stockage de l'énergie pour couvrir les pics les plus élevés de demandes de charge pendant une courte période permettrait un conditionnement régulier des besoins en énergie.

Améliorer l'efficacité énergétique des chaînes de production dans l'industrie automobile

En plaçant des condensateurs tampons le long du rail conducteur, le consortium de recherche s'aventure en terre inconnue. La garantie de la stabilité, en particulier, constitue le principal défi et nécessite des efforts de recherche considérables. Néanmoins, les avantages du système de rail conducteur à courant continu proposé sont immenses. En passant du courant alternatif au courant continu, en combinaison avec des condensateurs tampons, on parvient à réduire considérablement les besoins en cuivre du rail.

Cela pourrait signifier jusqu'à 50 % de réduction des matériaux et une augmentation du rendement des consommateurs de 15 %. En outre, l'alimentation centrale en courant continu et la capacité tampon permettent une construction nettement plus simple des consommateurs. En outre, grâce au stockage intelligent de l'énergie, l'alimentation doit désormais être conçue uniquement pour la puissance nominale et non plus pour les pics - la puissance de pointe. En effet, la production basée sur le courant continu s'avère plus robuste face aux fluctuations de l'offre et de la qualité du réseau.

Une qualité de réseau stable et sûre ainsi que la récupération de l'énergie de freinage en mode DC.

Outre une énorme efficacité des coûts, il est ainsi possible de faire avancer des avantages décisifs pour la transition énergétique et l'industrie 4.0. En passant à l'injection de courant continu dans l'industrie, il serait beaucoup plus facile d'introduire dans les réseaux de l'électricité issue de sources renouvelables.

Le consortium bénéficie du soutien de Mercedes-Benz AG. Les partenaires du projet peuvent tester les résultats de leurs recherches sur le monorail électrique d'essai de Daimler à Sindelfingen.

"Actuellement, la réinjection de l'énergie de freinage, par exemple, n'est possible que de manière limitée en raison de l'utilisation du courant alternatif, ou alors uniquement avec l'utilisation de convertisseurs de fréquence spéciaux capables de réinjecter l'énergie. L'utilisation du courant continu offre ici d'autres avantages et garantit non seulement une qualité de réseau stable et sûre, mais rend également possible l'utilisation de l'énergie de freinage. Et cela ne reste pas que de la pure théorie. Les résultats de la recherche seront testés en direct dans une installation d'essai de monorail électrique chez Mercedes-Benz AG à Sindelfingen", explique Marco Hermanni.

En fin de compte, le consortium s'attend à ce que l'efficacité énergétique globale d'un système de monorail électrique puisse être augmentée de 17 à 25% grâce aux seules innovations proposées, et ce avec des acheteurs nettement plus simples et donc moins chers. Les innovations de ce projet seront évaluées et finalement qualifiées dans un système de démonstration proche de la réalité. Cela se fera en étroite collaboration avec les utilisateurs, raison pour laquelle on s'attend à ce qu'en raison des grands avantages du système, il existe d'excellentes possibilités d'exploiter les résultats du projet à la fin de celui-ci, ce qui renforcera durablement l'industrie en Rhénanie-du-Nord-Westphalie.

Le projet de promotion effiDCent en un coup d'œil :

• Thème principal du projet de recherche : développement d'un rail conducteur alimenté en courant continu pour les lignes de production dans l'industrie.
• Partenaires du projet : Paul Vahle GmbH & Co. KG (chef de file du consortium), Université technique de Dortmund, Université technique de Westphalie orientale-Lippe, société Condensator Dominit et E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH en tant que partenaire associé.
• Durée du projet : juillet 2019 - juin 2022.
• Le promoteur du projet est le centre de recherche de Jülich PTJ.
• Installation d'essai de convoyeurs aériens électriques à l'usine Mercedes-Benz de Sindelfingen.
• Ce projet est soutenu par l'Union européenne et le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie.