Промышленные роботы, работающие на постоянном токе от солнечных модулей, установленных на крыше производственного цеха. Не так давно это могло звучать как научная фантастика, но это уже проверенный и доведенный научный факт. Компания по производству автомобилей Daimler теперь использовать этот процесс на своих новых заводах.
Начнем с того, что это повышает энергоэффективность. Интеллектуальные производственные операции, основанные на постоянном токе, могут использовать зеленую энергию от солнечной или ветровой энергии без каких-либо потерь, которые не могли бы возникнуть при преобразовании постоянного тока, генерируемого возобновляемыми источниками энергии, в переменный ток, требуемый обычными потребителями.
Более того, ведение производственных операций непосредственно на экологически чистой электроэнергии вносит важный вклад в энергетическую революцию и, следовательно, в защиту климата, что является международной задачей. Не только это, но и компании, которые вырабатывают свою собственную энергию из возобновляемых источников энергии, в меньшей степени подвержены текущим колебаниям в государственной сети, что может привести к отказам во время производства.
Автомобильная промышленность – безусловно, крупнейший пользователь промышленных роботов – осознала возможности использования постоянного тока и является инициатором этого процесса. Первый шаг в развитии энергосберегающего и энергоэффективного производства автомобилей сделали исследователи и инженеры, работающие над европейским проектом AREUS (Автоматизация и робототехника для европейского устойчивого производства) и его последующим проектом DC-INDUSTRIE на заводе Daimler TecFactory в Зиндельфингене, Германия.
Сотрудники этого центра инноваций и разработок в области производственных технологий исследуют энергосберегающие производственные процессы в «Smart DC Grid» и тестируют их в реальных условиях. В этой работе принимают участие ряд немецких университетов, институт Фраунгофера и такие компании, как Daimler, Siemens и Bosch-Rexroth. Технологическим партнером по различным аспектам выступает компания Rittal.
Специалисты AREUS разработали прототип совершенно новой роботизированной ячейки, исходя из того, что производство будет осуществляться на базе эффективной сети постоянного тока. Четыре робота работают в квадрате размером девять на девять метров – это комплексное производство в миниатюрном формате. Часть этой пилотной установки – холодильные агрегаты Rittal Blue e+ впервые работают на постоянном токе и напряжении до 650 В.
Их задача – обеспечить мощность охлаждения, необходимую для обеспечения бесперебойной работы производственного цикла. Директор по управлению продуктами климат-контроля в Rittal Штеффен Вагнер говорит: «Мы разработали первую в мире систему охлаждения для этих особых потребностей. Мы также используем запатентованный гибридный процесс для пилотной установки». Это означает, что компрессор используется только тогда, когда пассивного охлаждения больше не достаточно. Эта деталь уже помогает агрегатам Blue e+ быть в среднем на 75% более эффективными, чем обычные технологии охлаждения.
«Инновации и новые технологии, подобные тем, которые мы видели в TecFactory, также требуют новых передовых инфраструктурных решений», – отмечает член правления подразделения производства и управления цепями поставок Mercedes-Benz Cars Маркус Шефер.
Окружающая среда – под контролем
В усилиях по повышению энергоэффективности на первый план будут выходить не только роботы и устройства, работающие на постоянном токе – все более важную роль будут играть системы автоматического управления и мониторинга. Например, интерфейс Rittal IoT может использоваться для мониторинга температуры окружающей среды и влажности воздуха, а также для измерения и анализа энергетических данных.
Энергию, потребляемую в TecFactory, генерирует фотоэлектрическая система, и существуют устройства для хранения временных излишков энергии. Когда эти запоминающие устройства заполнены, избыточная солнечная энергия может подаваться в общедоступную электросеть переменного тока, и, наоборот, общедоступная электросеть может защищать производство в интеллектуальной сети постоянного тока, когда необходимо восполнить дефицит источника питания.
Daimler надеется как можно скорее начать успешную разработку продукции TecFactory. «Наши заводы Mercedes-Benz в Германии с 2022 года будут работать на основе нейтрального уровня выбросов углерода, – заявляет Шефер. – Для достижения этих амбициозных целей Mercedes намерен поэтапно оцифровать свои электрические сети и переключить свои производственные площадки на интеллектуальные сети постоянного тока». Менеджер по работе с ключевыми клиентами Automotive International в Rittal Майкл Шолл рассматривает усилия автомобильной промышленности как ключевой «драйвер для новых технологий».
Потенциал рынка огромен – более чем 2 млн холодильных установок по всей Европе. Если бы все они были заменены устройствами Blue e+, работающими на постоянном токе, экономия CO2 составила бы более 3 млн метрических тонн. Тем не менее, многое еще предстоит сделать, прежде чем это будет достигнуто.
