Není všeobecně známo, že vývojové centrum Schneider Electric se nachází v Napajedlích ve Zlínském Kraji. Vše začalo v roce 2004 malou skupinou pěti vývojářů, kteří pracovali na vývoji LON (technologie podobná KNX )zařízeních. Této skupinky lidí si všimla německá společnost Merten DE a začal vývoj hardware a software na mezinárodním poli. V roce 2011 došlo k akvizici společností Schneider Electric a od té doby se vývojové centrum prosazuje v globálním měřítku a přebírá významné vývojové aktivity ostatních center ve světe.  Nyní zde pracuje přes 70 lidí a spolupracuje také se zlínskou univerzitou Tomáše Bati. Vyvíjí se zde také produkty chytré elektroinstalace Wiser by Feller, které se prodávají výhradně na švýcarském trhu a dosahují té nejvyšší světové kvality.

Zaměření vývojového centra se přizpůsobuje světovým trendům, kde narůstala poptávka po bezdrátové technologii (ZigBee, Wi-Fi, Bluetooth, Thread atd.) a nové aplikační vrstvě Matter. V roce 2015 přebrali vývojové aktivity na technologii Zigbee a začali se rozrůstat o odborníky na cloudové služby a mobilní aplikace. Nyní pokrývají veškeré možnosti vývoje elektroniky pro automatizaci budov – vývoj hardware, software, cloudových služeb, výroba prototypu až po integrační, systémové a validační testování.

V poslední době se vše točí kolem energií a tak ani vývojové centrum v Napajedlích nezahálelo a opět se přizpůsobilo požadavkům trhu a vybudovalo novou laboratoř, která je určena pro vývoj a testování produktů sloužící k řízení a monitoringu toku energií. Součástí této modernizace bylo i vybudování dvou parkovacích míst s nabíjecími stanicemi. Kromě vývoje a testování slouží i jako edukativní prostor a showroom. Umožňuje emulaci reálného chytrého domu a ovládání jeho technického vybavení, jako jsou světla, žaluzie, topení, vzduchotechnika, fotovoltaika, nabíjecí stanice elektromobilů či stav domovní baterie. Inženýři tak mají k dispozici kvalitní zázemí pro vývoj produktů a aplikací určených pro domácí automatizaci s důrazem na úsporu energie.

Nová laboratoř a zároveň showroom

Myšlenka vytvořit laboratoř vznikla již před dvěma lety. Koncepce celé laboratoře je navržena tak, aby pokryla jak potřeby pro testování, vývoj, tak i jako místo, kde se na nové technologie pro automatizaci budov mohou podívat potenciální zákazníci. Proto se laboratoř skládá z reálné instalace fotovoltaického systému, emulačního systému, který dokáže napodobit reálnou spotřebu inteligentního domu, a inteligentní elektroinstalace včetně vzduchotechniky a řízení tepelného a světelného komfortu s důrazem na efektivní využívání energie. Pojďme si podrobně představit jednotlivé části, co nabízí a jaké je jejich využití.

Reálná fotovoltaická elektrárna

Tato část byla navržena pro dlouhodobé testování a pro snížení spotřeby elektrické energie v celé budově. Veškerý tok energií je monitorován a naměřená data jsou využita nejen pro vizualizaci, ale i pro vypočet energetické a emisní náročnost instalace (budovy).

• 15 Solárních panelů SUN PRO 450 WpFVE o celkovém výkonu 6,75 kWp
• Baterie BYD B-BOX Premium HVS 5.1 o kapacitě 5,12 kWh
• Kostal inverter Plenticore Plus 5.5
• EV nabíjecí stanic - EVlink Wallbox (11kW) EVlink Home (22kW)

Emulační laboratoř pro řízení a monitoring energií

Srdcem emulační laboratoře jsou dvě speciální jednotky od společnosti Cinergia. Jednotka B2C dokáže plnohodnotně emulovat elektrickou síť a také právě fotovoltaické panely až do výkonu 15kW. Nejedná se jen o stejnosměrný zdroj, ale o jednotku, která dokáže emulovat volt-amperovou charakteristiku fotovoltaického panelu, takže připojený invertor nepozná rozdíl od skutečného panelu. Velkou výhodou je to, že lze emulovat celý denní cyklus (jasno, zamračeno, svítání, západ slunce, noc) do určitého intervalu například do jedné či dvou hodin. Toho se využívá jak při vývoji tak při testování aplikací určené pro nakládání s energiemi.

Druhou jednotkou je rekuperační programovatelná elektronická zátěž EL+vAC, která je schopna emulovat zátěž domu až do výkonu 15kw. U této jednotky lze měnit jak napětí, proud na jednotlivých fázích, ale i cosφ neboli účiník. Velkou výhodou této jednotky je rekuperace, kdy se 93% spotřebované energie vrací zpět do sítě. To znamená, že při spotřebě 15kW se 13,95 kW vrátí zpět do sítě a nepřemění se v teplo, které by se muselo někam odvést. Tímto se dosáhne ohromné úspory při testování, kdy se spotřebuje jen 1,05 kW, i když je testovaný systém zatížen spotřebou 15kW. Samozřejmostí je také plánovač, kdy lze věrohodně naprogramovat chování reálného domu (vysoká spotřeba vytápění, spínání čerpadel, světel, myčky, pračky a jiných spotřebičů). Obě jednotky lze ovládat pomocí API rozhraní, a tak je vše ovládáno přes Labview, kde jsou přednastaveny různé scénáře pro automatické testování.

Součástí emulační laboratoře jsou také dvě nabíjecí stanice pro elektrovozidla EVlink Wallbox (22kW) a  EVlink Home (11kW). Pro emulaci nabíjení se používá emulátor elektrovozidla, který je schopen emulovat čtyři stavy nabíjení (EV nepřipojeno, EV připojeno nenabíjí se, EV se nabíjí, Chybová stav). K emulátoru lze připojit zátěž až do velikosti 2kW a emulovat alespoň nějaký skutečný odběr. Pro plné testování se využívají dvě venkovní nabíjecí stanice, kde probíhá nabíjení skutečných elektro vozidel. Momentálně se tato laboratoř využívá pro vývoj a testování systémů pro řízení a monitoring energie Wiser Home, Wiser by SE, Wiser for KNX, které jsou určeny převážně pro Francii, Německo, Anglii, Itálii, Indii, Čínu, Kanadu, Norsko, Švédsko a Dánsko.

Součástí emulační laboratoře je:

• Rekuperační elektronická zátěž Cinergia EL+vAC 15kW
• Emulační jednotka B2C+15 kW
• Baterie BYD B-BOX Premium HVS 5.1 o kapacitě 5,12 kWh
• Kostal inverter Plenticore Plus 5.5

Inteligentní elektroinstalace moderního domu

Celé jedno patro vývojového centra využívá energii z reálné fotovoltaické elektrárny. Elektroinstalace je řešena pomocí sběrnice KNX, DALI, Modbus, BACnet a Zigbee. Součástí inteligentní instalace je tepelné čerpadlo vzduch/vzduch o výkonu 2,7kW, rekuperační jednotka Stiebel Eltron o výkonu 375m³/h a výkonné klimatizační jednotky LG.

Automatizace světelného komfortu ve všech fázích dne, zajištění tepelného komfortu ve všech ročních obdobích (chlazení i topení), zajištění komfortu vzduchu na základě měřených hodnot CO₂, VOC a vlhkosti včetně automatického ovládání stínící techniky (el. žaluzie a el. záclony) je provedena pomocí dvou nezávislých systémů, které si mezi sebou vyměňují informace. Jedná se o BMS (Building Management Systems) v češtině se to uvádí jako MaR (Měření a regulace) a již zmíněné KNX technologie v čele s logickým kontrolérem homeLYnk LSS100100, který umí také komunikovat skrz modbus, BACnet i Zigbee. Veškeré energetické větve jsou měřeny Modbus elektroměry iEM3155, které jsou vyčítány právě homeLynkem. Dalším zařízením, které monitoruje tok energií jsou KNX spínací aktory s měřením proudu MTN647895. Údaje o rychlosti a směru větru, teplotě a vlhkosti se získávají z KNX meteorologická stanice MTN6904-0001. O detekci přítomnosti osob v jednotlivých místnostech se starají detektory pohybu MTN6300-0019 a MTN630919, které obsahují také ConstantLight kontrolér, a díky němu se udržuje světelná pohoda na pracovišti pomocí KNX DALI brány MTN6725-0101. Součástí KNX instalace jsou scény, které připraví jednotlivé místnosti dle aktuální situace (neobsazené místnosti, prezentace, úklid, ...). Na obrázku vidíte vizualizaci, kterou poskytuje právě logický kontrolér HomeLynk.

Chod celé instalace lze sledovat a ovládat i ve virtuální realitě. Pomocí 3D skenu lze vytvořit virtuální prostředí a to doplnit příslušnými daty a získat tak digitální dvojče.

A opět je to vývojové centrum v Napajedlích, kteří vytvořili KNX IoT 3rd Party API. Toto rozhraní lze využít nejen ve virtuální realitě, ale i s Alexa Voice Control a Google home. Tím se dokonale propojí KNX instalace s virtuálním prostředí.

IoT API rozhraní začala využívat společnost Simlab, která nabízí jednoduchý nástroj, který umožní přiřazení ovládacích příkazů k jednotlivým objektům v 3D virtuálním prostoru. Dále nabízí možnost průchodu instalací včetně informací o aktuálním stavu jednotlivých prvků inteligentní instalace (osvětlení, žaluzie atd). Ve virtuální realitě je možné také přiřadit k jednotlivým zařízením faktury, technické listy, schémata zapojení a propojení se servisními techniky.

BMS (Building Management Systems) je v této instalaci zastoupen kontrolérem RP-C-16A-F a SpaceLogic Edge Serverem SXWASB24HP10001 z rodiny Ecostruxure. Pomocí BMS lze vytvořit přehlednou vizualizaci a rozšířenou realitu. Dalším zajímavým prvkem, který monitoruje pohyb lidí na pracovišti je room senzor SXWREISBLE10001. Tento inteligentní senzor poskytuje informace o počtu lidí v místnosti a komunikuje pomocí RS485 s BMS serverem.

Rozšířená realita slouží k informování o aktuálním stavu instalace (množství a teplota čerstvého vzduchu, množství a teplota odváděného vzduchu, nastavení světel, stav světel z hlediska pracovních hodin kvůli včasné výměny, stav jističů, odběr instalace, informace o poruchových stavech zařízení a mnoho jiných). Tyto data slouží nejen pro majitele objektu, ale také pro údržbáře, kteří při procházení technického zázemí zaměří tablet nebo mobilní telefon na příslušný QR kód na technickém vybavení. Více o této technologii se dozvíte na Ecostruxure augmented operator advisor.

Inteligentní instalace se skládá z 50 KNX produktů (spínače, ovladače, sensory teploty, CO₂, VOC, detektory pohybu atd. ) a 40 BMS (MaR) zařízení (teploty, CO₂, identifikace osob atd. ). Mezi systémy KNX a MaR dochází k výměně dat pomocí 142 BACnet objektů a pro ovládání KNX produktů bylo použito 1122 skupinových adres. KNX HomeLynk kontrolér byl využit na 98% své kapacity.

Ostatní části testovacího oddělení

EMC Laboratoř

Bez špičkově vybavené EMC laboratoře se neobejde žádný vývoj hardware. Nesmí chybět ani anechoická komora pro testování vyzařovaných emisí a odolnosti vůči elektromagnetickému poli. Nesmí chybět také teplotní komora, která umí nastavit teplotu v rozmezí od -40 °C do 180 °C. Tato teplotní komora slouží k ověřování funkčnosti zařízení při extrémních podmínkách. Soupis testovacích pracovišť včetně příslušných norem je popsán níže:

• ESD (Electrostatic Discharge) Elektrostatický výboj – EN 61000-4-2
• Radiated immunity – Odolnost vůči elektromagnetickému poli - EN 61000-4-3
• EFT (Electrical Fast Transient) – Rychlý přechodový děj – Burst - EN 61000-4-4
• Surge - Rázový puls - EN 61000-4-5
• RF Voltage test – Vedená odolnost - EN 61000-4-6
• Conductive emission – Vedené emise - EN 55023
• Radiated emission – Vyzařované emise - EN 55023

Laboratoř pro pohybová čidla

Jedná se o unikátní laboratoř, která nemá ve světě konkurenci. Tato laboratoř byla vybudována v roce 2011 a od té doby je nedílnou součástí vývoje pohybových čidel s pasivním infračerveným senzorem. Laboratoř je plně automatizovaná a nabízí zpětnou vazbu vývojářům během několika hodin. Jejím výstupem je mapa senzitivity měřeného vzorku (na obrázku vpravo). Čísla uvnitř každého pole odpovídají pohybu (5, 10, 20 až 40 cm), kdy měřené čidlo tento pohyb spolehlivě detekuje.

Laboratoř se osvědčila při porovnávacích testech při změně pasivního infračerveného senzoru z důvodu ukončení výroby, změně čočky či zásahu do software. Je také využívána oddělením podpory zákazníků z celého světa.

Závěrem trochu ekonomiky

Produkty, na kterých má podíl vývojové centrum v Napajedlích, dosahují tržeb 100 milionů euro ( 2,5 miliardy korun). Výroba produktů probíhá převážně v Lotyšsku, Německu a Švýcarsku. Výpadky v dodávkách čipů trápí i Schneider Electric, a proto vývojové centrum mělo za úkol u několika produktů provést změnu designu a použít dostupné komponenty, aby se produkty mohly vyrábět dál. Tím se podařilo odvrátit ztrátu tržeb téměř 200 milionů korun ročně.