자체 동력 방식의 미래
Energiefabrik에는 전기 자동차를 위한 3개의 충전 스테이션이 포함되어 있다. 충전 스케줄과 전원은 디지털 방식으로 저장된 이동 계획을 기반으로 하여 자동적으로 선택되고 제어된다.
당신이 태양 전지 패널을 설치할 충분한 공간이 있고 – 올바른 설계, 네트워킹 및 제어 장치를 갖추고 있다면 – 당신의 에너지 공급 시스템을 공공 전력망으로부터 완전히 차단하고 에너지 비용의 영구적인 절감을 누릴 수 있을 것이다. B&R로부터의 제어 기술을 이용하여, Provitec는 바로 그러한 일을 실행하였다. 이 회사의 전기 자급자족형 건물에 대한 혁신적인 개념은 물류 센터, 사무실 복합 단지, 소매점 및 그 밖의 에너지 집약적인 기업들에게 완벽한 해답이 된다.
기업용 신규 사무실과 워크숍 복합 단지를 개장하면서, Provitec의 상무 이사 Robert Endress는 여러 날의 잠 못 이루는 밤을 보내야 했다. “Die Energiefabrik”라 불리는 [에너지 공장(Energy Factory), 혹은 간단히 줄여서 EnFa] 이 복합 단지는 Provitec와 창업자 겸 소유주인 Friedhelm Widmann에 의해 공동으로 개발된 혁신적인 에너지 공급 시스템 덕분에 공공 전력망으로부터 완전히 독립적으로 운영된다. 이 대담한 미래 지향형 시스템의 설계는 건물의 운영이 시작될 때 Endress를 몹시 초조하게 하였다.
그럼에도 불구하고 이 건물의 전원 공급 네트워크는, 2014년 여름에 준공식을 치른 이후, 아직 단 한 번의 정전이나 단전도 경험하지 않았다. Widmann과 이 복합 단지에서 사무실을 임대한 기업들에게, 결정적으로 중요한 것은 신뢰성 높은 에너지 공급뿐 아니라 에너지 비용 절감도 포함된다.
kWh당 단돈 6센트
“우리 설계를 이용하면, 사용되는 에너지원의 조합에 따라서, 이와 같은 자급자족식 에너지 공급 시스템의 전력 생산 비용은 kWh 당 6에서 20센트 사이의 범위에 있습니다.” Endress는 말한다. “그러므로 아주 많은 경우에, 이러한 시스템은 정부 보조금이 없더라도 경제성이 있습니다.”
Energiefabrik의 350 제곱미터의 작업장 공간과 600 제곱미터의 사무실 공간에는 100% 재생 에너지원으로부터 전력, 난방 및 냉방이 공급된다. 에너지 공급 시스템은 충분히 효과적으로 설계되어 공동 전력망으로부터의 백업이 필요하지 않으며, 에너지는 친환경적일 뿐만 아니라 또한 가격적으로 극히 저렴하다. 건물 소유주들은 또한 공공 전력망에 연결된 태양광 전력 시스템에 대해 일부 국가에서 부과하는 비용과 세금도 피할 수 있다.
지속 가능한 에너지원의 제대로된 조합
이 건물이 에너지 자율을 달성한 것은 맞춤화된 에너지원과 저장 매체의 조합 덕분이다. 건물의 지붕과 앞면은 태양 전지 패널로 덮여 있는데 이것은 (표준화된 시험 조건 하에서) 112 kW의 전격 출력을 제공한다. 즉시 사용되지 않는 전력은 400 kWh의 용량을 갖는 배터리 뱅크에 저장된다. 이것은 건물 에너지 수요의 약 80%를 담당하고 전력 공급을 안정시킨다.
일조량이 충분하지 못한 기간 동안에는, 40kW의 전력 출력을 갖는 바이오 가스 연소 방식의 열병합 발전(CHP) 장치가 가동된다. 건물의 각 방의 난방과 냉방을 위해 3대의 열 펌프가 사용된다. 태양열이 불충분해지면, CHP 장치로부터의 열 에너지가 난방에 이용될 수 있다. Neuenstadt 주(州)의 슈투트가르트(Stuttgart) 바로 북부에 위치한 이 혁신적인 에너지 공급 시스템은 이 건물의 4대의 전기 자동차의 충전을 위한 3개의 충전 스테이션에 공급할 수 있는 충분한 양의 여분의 전력을 kWh 당 10센트 이하에 생산한다.
에너지 요건 예측
Endress는 강조한다. “개별 컴포넌트의 지능적 제어는 전체적으로 시스템의 효율과 효과에 필수적입니다.” 여기에서 기상학적 데이터를 기반으로 하여 에너지 수급을 예측하는 능력은 핵심적 역할을 한다. 사용되지 않는 사무실의 조명을 끄고 온도를 낮출 수 있도록 하는, 프로젝트 관리 시스템으로부터의 데이터 평가도 또한 마찬가지로 중요하다. 시스템은 다양한 에너지원의 이용을 최적화하고 병목 현상을 피하고자 하는 목표를 가지고, 전기 자동차 차량단의 충전 주기를 조정하기 위한 사업 출장 스케줄도 또한 활용한다.
여러 분야의 융합
Endress는 이렇게 회상한다. “이 프로젝트의 가장 큰 도전 중 하나는 건물 자동화, 인사 관리, 기상 예보 및 ERP 시스템과 같은 여러 가지 분야로부터의 데이터를 한 데 모으는 것이었습니다.” 시스템을 관리하는 높은 수준의 컨트롤러는 수많은 인터페이스와 데이터 포맷으로 통신하고, 데이터베이스 연결을 허용하고 제어 컴포넌트로부터 특정한 태스크를 다루는 것이 가능해야 했다. 이러한 까다로운 요구사항을 해결하기 위해, Provitec은 수십 건의 자동화 프로젝트로부터의 광범위한 경험뿐만 아니라 새로운 Proenergic 에너지 관리 솔루션이 기반을 두고 있는 Prodaisi MES 시스템을 프로그래밍하고 구현한 경험에도 의존하였다.
데이터 집약적 소프트웨어에 대한 하드웨어 플랫폼으로써, Provitec의 엔지니어들은 신속히 B&R로부터의 Automation PC 910을 정조준하였는데, 이것은 작은 형상 계수(form factor)로 광범위한 처리 능력을 집약시킨 산업용 PC이다. 높은 수준의 컨트롤러로서, Provitec는 모듈형 X20 시스템으로부터의 톱 햇(top-hat) 레일 장착 방식의 CPU를 선택하였는데, 이것은 열 펌프와 충전 스테이션으로부터 조명에 이르기까지 다양한 시스템 컴포넌트를 관리한다. 이것은 POWERLINK를 통해 3개의 X20 서브스테이션과 통신하고, 서브스테이션들은 건물 전체를 통해 분산된 합계 440개의 입출력 점을 갖는다.
제어실의 운전원 패널은 스윙 암 상의 펜던트(pendant) 장착 방식이고 18.5인치 멀티 터치스크린과 스테인리스강 하우징을 갖는 IP65 등급의 Automation Panel 900을 기반으로 한다. 또한 인터넷을 통해 원격으로 시스템을 제어하는 것도 가능하다.
모든 상황에 적합한 컨트롤러
“B&R의 제어 기술은 상이한 인터페이스와 데이터 포맷을 수용하기 위해 요구되는 개방성과 유연성을 제공합니다.” Endress는 덧붙인다. 그러나 그것이 B&R이 계획 단계의 아주 초기부터 명확한 선택 대상으로써 확립될 수 있었던 유일한 이유는 아니었다. 적어도 마찬가지로 중요하였던 것으로써, 완전한 상호운용성을 갖춘 산업용 제어 모듈의 대단히 세밀한 포트폴리오에 의해 제공되는 용이한 확장성도 빼놓을 수 없다. “이 컨트롤러는 매우 단순한 것으로부터 고도로 복잡한 기능에 이르기까지 완전한 스펙트럼을 커버할 수 있도록 합니다.”
이 자동화 전문가는 또한 B&R의 통합된 엔지니어링 환경에도 찬사를 던진다. “우리는 Automation Studio와 함께 성장해왔기 때문에, 그것이 얼마나 강력하고 우리 작업을 얼마나 줄여줄 수 있는지를 당연하게 여기기 쉽습니다.”
보다 빠른 결과
Endress는 엔지니어링 프로세스를 합리화하는 데 기여한 수많은 세부사항을 평가하였다. 여기에는 밑바닥부터 접근방법을 프로그래밍해야 하거나 별도로 구매해야 하는 것과 같은 거추장스러운 과정 없이 데이터베이스와 ERP 시스템에 대한 컨트롤러의 직접 접근을 제공하는 통합된 웹 서버와 SQL 인터페이스가 포함된다.
“B&R 솔루션은 경쟁사의 제품을 사용한 경우보다 더 많은 기술적 가능성을 제공해준다는 점에 대해 확신합니다. 그럼에도 불구하고 B&R의 가장 큰 장점은 서비스의 질에 있습니다. 그러한 복잡한 프로젝트 과정에서 직면할 것으로 예상될 수 있는 모든 어려움에도 불구하고, B&R은 한 번도 상황을 극복하는 데 실패한 적이 없습니다.”
