エネルギー革命のための設計

Phoenix Contactは、持続可能なオンデマンドエネルギーを世界に供給しながら、排出量を削減することで、設計者が環境への影響を最小限に抑え、再生可能エネルギー革命に備えられるよう支援することを目指しています。彼らは、「オール電化社会」と呼ばれるコンセプトのもと、今後10年間の目標に掲げています。彼らのビジョンでは、電化、ネットワーキング、オートメーション技術を駆使したインテリジェントなネットワーク化されたシステムによって、再生可能エネルギーが効率的に生成、利用されます。

クリーンで持続可能なエネルギーは、太陽光発電、水力発電、風力発電、地熱発電から得られます。バッテリやグリーン水素システムのようなエネルギー貯蔵システムは、発電プロセスを補完し、エネルギーが常に利用可能であることを保証します。制御のためのネットワーキングやオートメーションと組み合わせることで、私たちの生活のあらゆる面の電化が可能になります。Phoenix Contactは、オール電化社会におけるエネルギー生成、貯蔵、オートメーション用の多くの部品を供給しています。

風力タービン発電機

風力タービンは、米国内の電気の約10%を生産しています。これらの発電機は複雑な構造をしており、機械診断がシステムの健全性を監視することで、損傷を減らし、ダウンタイムを最小限に抑えます。たとえば、インテリジェントタービンブレードモニタリングには、着氷、雷、負荷、構造の健全性をチェックするセンサが搭載されています（図1）。

図1：インテリジェントタービンブレードモニタリングには、着氷、雷、負荷、構造の健全性をチェックするセンサが搭載され、損傷を検出し防止します。（画像提供：Phoenix Contact）

Phoenix Contactの1183803ローターブレード負荷センサは、ブレードの内部ベース付近に取り付けられ、ひずみゲージを使用してタービンブレードの負荷を監視します。他のセンサからのデータと組み合わせることで、計測評価コントローラがブレードの負荷を監視し、ブレードの負荷を最小限に抑えてタービンの性能を最適化するよう制御することができます。

太陽光発電

太陽光発電では、現場のソーラーパネルが最高の効率で稼働していることを確認するために、システム全体の監視が必要です。規定電圧を達成するために太陽電池を直列に接続します。これは太陽光発電（PV）ストリングと呼ばれています。パネルの個々のストリングの電流と電圧を監視することで、ソーラーパネルの損傷や電気接続不良による電力損失を突き止めることができます（図2）。センサモジュールは、マルチチャンネル通信モジュールを介して、調整コントローラに多重化されます。

図2：PVストリングの電流と電圧をパネルごとに監視することで、ソーラーパネルの損傷や電気接続不良による電力損失を突き止めることができます。（画像提供：Phoenix Contact）

図2では、電圧センサと電流センサが、たった2つの通信モジュールを使って、20本のPVストリング電流と共通電圧を監視しています。通信モジュールは、Modbusインターフェースを介して小型コントローラにデータを送信します。

同社の2903591は、最大1500ボルトまでの単一電圧を測定できるセンサモジュールの一例です。出力データは、測定された入力に比例した2～10ボルトDC（VDC）の範囲のアナログ電圧です。2903591センサは、35mm（mm）のDINレールモジュールで、24VDC電源で動作します。

エネルギー貯蔵

エネルギー需要は一定であるため、設計者は太陽や風などの再生可能エネルギー源からの発電電力を貯蔵できなければなりません。一般的なアプローチは、エネルギー貯蔵をバッテリで行うことです。最小のエネルギー貯蔵ユニットはバッテリセルですが、複数のセルを組み合わせてバッテリモジュールにすることで、利用可能な貯蔵容量を増やすことができます。個々のセルからの電力は、それらが同じような速度で充電または放電されるようにバランスを取らなければなりません。安全性を考慮すると、熱暴走を検出するためにバッテリモジュールの温度を監視する必要があります。複数のモジュールは、電力制御ユニット（PCU）の制御の下、貯蔵キャビネットに組み合わされます（図3）。

図3：フロントパネルが取り外され、個々のバッテリセル（青色）から成る3つのバッテリモジュールと関連する制御電子機器が露出した貯蔵キャビネット。（画像提供：Phoenix Contact）

Phoenix Contactは、これらのモジュールを接続するためのコネクタを提供しています。たとえば、極性コネクタは、1106306を正のコンタクト、1106307を負のコンタクトとしてモジュールを接続することができます。これらのバッテリポールコネクタは、機械的にコード化されており、不慮の極性反転や接触を防ぎ、配線の柔軟性のために360°回転させることができます。

まとめ

Phoenix Contactは、コネクタからセンサ、制御素子まで、オール電化社会向けの幅広い製品を供給しています。また、産業システムのオートメーションおよび制御のためのソフトウェアとコントローラも供給しています。Phoenix Contactは、製品だけでなく、施設や日常業務におけるCO2排出量を削減することで、持続可能な事業運営に取り組んでいます。