CHLB ĐỨC – Hiệu suất cao và linh hoạt về năng lượng, độc lập với nhà sản xuất và được tiêu chuẩn hóa: cùng với 39 đối tác nổi tiếng, Viện Fraunhofer IPA (Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation) đã phát triển một khái niệm hệ thống cho phép đưa mạng điện một chiều vào các nhà máy.

Trong nhà máy, nhiều máy móc có mạch trung gian mang dòng điện một chiều (DC – direct current). Tuy nhiên, lưới điện lại cung cấp dòng điện xoay chiều (AC – alternating current), có nghĩa là nhiều biến tần cần bộ chỉnh lưu. Vậy tại sao không vận hành toàn bộ nhóm thiết bị bằng dòng điện một chiều ngay từ đầu bằng bộ chỉnh lưu trung tâm? Điều đó sẽ tiết kiệm rất nhiều năng lượng và tài nguyên. Cuối cùng, ý tưởng này đã thành công đến mức các dự án nghiên cứu DC-INDUSTRIE và DC-INDUSTRIE2 đã xuất hiện, trong đó có tổng cộng 39 công ty và viện nghiên cứu đã tham gia, với kết quả như sau: Một khái niệm hệ thống điện DC đã được phát triển như một phần của các dự án nói trên, mở đường cho việc tiêu chuẩn hóa hệ thống điện một chiều. Sự kết hợp giữa các nhà sản xuất linh kiện, nhà vận hành lưới điện công nghiệp và nhà cung cấp dịch vụ sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai lưới điện DC trong các nhà máy. Các dự án công nghiệp thành công đầu tiên nhấn mạnh sự trưởng thành của công nghệ này và những lợi ích của nó đối với ngành công nghiệp.

Mạng điện một chiều tại Viện Fraunhofer IPA

Hiệu quả với lưới điện một chiều
Nhà máy điện DC có nhiều lợi thế. Cái chính: tiết kiệm năng lượng. Cơ sở hạ tầng như thông gió hoặc chiếu sáng có thể tiết kiệm từ 8 đến 12%, robot sản xuất tiết kiệm lên tới 15% và hệ thống hậu cần thậm chí lên tới 20%. Ngoài ra, tổn thất do công suất phản kháng và các bộ chỉnh lưu thường có kích thước lớn của từng máy công cụ cũng được loại bỏ. Năng lượng hãm từ các máy móc trước đây bị lãng phí có thể được đưa vào lưới điện một chiều. Một pha của cáp được loại bỏ, giúp tiết kiệm đồng. Và điều cuối cùng không kém phần quan trọng, hệ thống quang điện, một phần của nhà máy hiện đại, có thể được tích hợp một cách hiệu quả. Điều này là do năng lượng xanh truyền từ pin năng lượng mặt trời cũng là dòng điện một chiều.

Quản lý lưới điện trực tiếp và lưới điện thông minh ổn định sản xuất
Với việc sử dụng ngày càng nhiều năng lượng tái tạo, sụt áp và mất điện ngắn hạn đang trở nên thường xuyên hơn trong lưới điện xoay chiều công cộng. Lưới điện DC cung cấp giải pháp bằng cách khắc phục những gián đoạn ngắn hạn này và giúp hoạt động sản xuất ổn định hơn thông qua một điểm kết nối lưới điện chung. Tuy nhiên, việc sử dụng dòng điện một chiều đòi hỏi người vận hành phải kiểm soát chính xác điện áp và dòng điện. Viện Fraunhofer IPA đã có đóng góp đáng kể cho việc này bằng cách phát triển ý tưởng và thiết kế hệ thống quản lý lưới điện. Nó cho phép kiểm soát phi tập trung và linh hoạt các tải và hệ thống lưu trữ nhằm giảm tải vào giờ cao điểm. Những biện pháp này không chỉ giúp giảm chi phí năng lượng mà còn giảm thiểu chi phí lắp đặt.

Mô hình mô phỏng hỗ trợ quản lý lưới
Chuyên gia Isabella Bianchini tại viện Fraunhofer IPA và nhóm của cô đã phát triển một mô hình mô phỏng lập bản đồ toàn bộ nhà máy với các nguồn điện và người tiêu dùng. Nó có thể được sử dụng để xử lý tất cả các tình huống có thể xảy ra. Trên hết, nó phải cho thấy rằng ngay cả những trường hợp phức tạp nhất cũng có thể được giải quyết bằng cách quản lý lưới điện. Những thay đổi giống như xung điện, chẳng hạn như những thay đổi do đoản mạch hoặc máy tắt nhanh, là rất quan trọng. Mô hình mô phỏng có thể dễ dàng điều chỉnh cho bất kỳ nhà máy nào và cho phép người vận hành điều phối tốt hơn việc tiêu thụ năng lượng và sản xuất.

Các nhà máy sản xuất hiện tại cũng được hưởng lợi ích từ lưới điện một chiều
Nếu hệ thống lưu trữ năng lượng có thể được tích hợp vào các xưởng sản xuất hiện tại và động năng có thể được phục hồi thì cần tiến hành phân tích khả năng chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều sang dòng điện một chiều. Là một phần của dự án này, viện Fraunhofer IPA đã phát triển và thử nghiệm rộng rãi một phương pháp cho phép chuyển đổi các máy móc hiện tại sang hoạt động bằng dòng điện một chiều.

Triển khai toàn diện
Khái niệm hệ thống được phát triển để giới thiệu lưới điện DC trong các nhà máy công nghiệp chỉ là bước khởi đầu. Nó đang được phát triển và thúc đẩy hơn nữa trên toàn cầu dưới sự lãnh đạo của Liên minh Open DC Alliance (ODCA). Các kế hoạch bao gồm việc mở rộng sang các quốc gia và lĩnh vực khác, bao gồm cả hộ gia đình và bán lẻ. Công việc cũng đang được tiếp tục dựa trên các quy tắc và tiêu chuẩn để hỗ trợ việc triển khai công nghệ này một cách rộng rãi. 

Để xem các tin bài khác về “Điện một chiều”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: Hannover Messe