Diseño para la revolución energética

Phoenix Contact busca ayudar a los diseñadores a minimizar el impacto ambiental y prepararse para la revolución de la energía renovable reduciendo las emisiones, al tiempo que abastece al mundo de energía sostenible a demanda. Ha convertido esto en su objetivo para la próxima década con un concepto denominado "All Electric Society" ("Sociedad 100% eléctrica"). En su visión, la energía renovable se genera y se utiliza de manera eficiente a través de sistemas inteligentes y conectados en red, creados mediante la electrificación, la conexión en red y la tecnología de la automatización.

La energía limpia y sostenible proviene de fuentes fotovoltaicas, hidroeléctricas, eólicas y geotérmicas. Los sistemas de almacenamiento de energía como las baterías o los sistemas de hidrógeno ecológico complementan el proceso de generación y garantizan que la energía siempre esté disponible. En combinación con la conexión en red y la automatización para el control, permiten la electrificación de todos los aspectos de nuestras vidas. Phoenix Contact suministra muchos componentes para la generación, el almacenamiento y la automatización de la energía en la All Electric Society.

Aerogeneradores

Los aerogeneradores producen aproximadamente diez por ciento de la electricidad en Estados Unidos. Estos generadores son estructuras complejas donde el diagnóstico mecanizado permite monitorear el estado del sistema para reducir el daño y minimizar el tiempo de inactividad. Por ejemplo, en el monitoreo inteligente de las aspas de las turbinas se incluyen los sensores para verificar el estado del hielo, los rayos, la carga y las estructuras (Figura 1).

Figura 1: En el monitoreo inteligente de las aspas de las turbinas se incluyen los sensores para verificar el estado del hielo, los rayos, la carga y las estructuras y detectar y prevenir daños. (Fuente de la imagen: Phoenix Contact)

El sensor de carga de las aspas del rotor Phoenix Contact 1183803 instalado cerca de la base interior de las aspas usa extensiómetros para monitorear la carga de las aspas de las turbinas. En combinación con datos de otros sensores, el controlador de medición y evaluación permite monitorear la carga de las aspas, permitiendo controlar la turbina para optimizar el rendimiento con una carga mínima en las aspas.

Generación de energía fotovoltaica

La generación de energía solar requiere un monitoreo en todo el sistema para garantizar que los paneles solares en campo funcionen con una eficiencia máxima. Las celdas solares están conectadas en serie, lo que se describe como cadena fotovoltaica (PV), para lograr un voltaje prescrito. El monitoreo de la corriente y el voltaje en las cadenas individuales de los paneles permite a los usuarios identificar pérdidas de energía debido a daños en los paneles solares o conexiones eléctricas deficientes (Figura 2). Los módulos del sensor se multiplexan mediante módulos de comunicaciones multicanal a un controlador de coordinación.

Figura 2: El monitoreo de la corriente y el voltaje de la cadena PV en las cadenas individuales de los paneles permite a los usuarios identificar pérdidas de energía debido a daños en los paneles solares o conexiones eléctricas deficientes. (Fuente de la imagen: Phoenix Contact)

En la Figura 2, los sensores de voltaje y corriente monitorean veinte corrientes de cadena PV y el voltaje común usando solo dos módulos de comunicaciones. Los módulos de comunicaciones envían los datos a un controlador compacto a través de una interfaz Modbus.

El Phoenix Contact 2903591 es un ejemplo de un módulo de sensor que puede medir un solo voltaje hasta 1500 voltios. El dato de salida es un voltaje analógico en el rango de 2 a 10 voltios CC (V CC), proporcional a la entrada medida. El sensor 2903591 es un módulo de riel DIN de 35 milímetros (mm) alimentado por una fuente de 24 V CC.

Almacenamiento de energía

Dado que la demanda de energía es constante, los diseñadores deben ser capaces de almacenar la energía generada a partir de fuentes de energía renovable como el sol y el viento. El método más común es usar baterías para almacenar energía. La unidad de almacenamiento de energía más pequeña es la celda de batería, pero pueden combinarse varias celdas en un módulo de batería para aumentar la capacidad de almacenamiento disponible. La energía de las celdas individuales debe equilibrarse para asegurar que se carguen o se descarguen a un ritmo similar. Los problemas de seguridad requieren que se monitoree la temperatura del módulo de batería para detectar fugas térmicas. Se combinan varios módulos en un gabinete de almacenamiento bajo el control de una unidad de control de energía (PCU) (Figura 3).

Figura 3: Se muestra un gabinete de almacenamiento de energía cuyo panel frontal se ha extraído, exponiendo tres módulos de batería conformados por celdas de batería individuales (azul) con su respectivo sistema electrónico de control. (Fuente de la imagen: Phoenix Contact)

Phoenix Contact suministra los conectores usados para unir estos módulos. Por ejemplo, los conectores polarizados pueden enlazar los módulos con el 1106306 como contacto positivo y el 1106307 como contacto negativo. Estos conectores de polo de batería están codificados magnéticamente para evitar la inversión accidental de la polaridad o el toque accidental, y pueden girarse hasta 360° para dar flexibilidad al cableado.

Conclusión

Phoenix Contact ofrece una amplia gama de productos diseñados para la All Electric Society, desde conectores hasta sensores y elementos de control. Asimismo, suministra software y controladores para la automatización y el control de sistemas industriales. Además de sus productos, Phoenix Contact se compromete a operar de forma sostenible reduciendo las emisiones de CO2 en sus instalaciones y en las operaciones diarias.