EMC-MANAGEMENT – EN FORUDSÆTNING FOR SIKKER GRØN OMSTILLING

02.01.2023

Effektiv håndtering af elektromagnetiske felter via EMC-management er i dag fuldt integreret på baneinfrastrukturområdet. EMC-relaterede udfordringer er imidlertid i voldsom vækst på mange andre områder. Det skyldes ikke mindst den omsiggribende elektrificering og automatisering af vores samfund samt implementeringen af nye teknologikoncepter som f.eks. Power-to-X som led i den grønne omstilling. 

”Et stærkt forøget fokus på EMC- og EMF-management i relation til bl.a. elektrificeringen af samfundet, udbygningen af elinfrastrukturen samt udfordringer på medicoområdet og i relation til datacentre og virksomheder er en afgørende forudsætning for bl.a. sikker udrulning af den grønne omstilling og for den fortsatte automatisering af vores produktion. EMC bør i dag indgå som en nøglefaktor i ethvert projekt, hvor der er risiko for elektromagnetiske forstyrrelser.”  

Det fastslår Claus Grøn Lyngby, seniorspecialist i COWI og førende ekspert inden for EMC, herunder også EMF. Men hvad er EMC og EMF? Og hvorfor er det vigtigere end nogensinde før at forholde sig til?

Radiofrekvens feltemissionsmålinger på S-banen, København. EMC-målinger på site.

ELEKTROMAGNETISKE SUPERKRÆFTER

Electromagnetic compatibility (EMC) – på dansk elektromagnetisk sameksistens – beskæftiger sig med elektriske og elektroniske apparaters og installationers interaktion med hinanden og omgivelserne. Lovgivningen foreskriver, at apparater og installationer ikke må udsende støj i form af elektromagnetisk udstråling, der griber forstyrrende ind i andre apparater eller installationer, der heller ikke selv må kunne blive forstyrret tilsvarende. 

EMC dækker et spektrum, som går fra statiske magnetfelter, svarende til udstrålingen fra en magnet eller et jævnstrømsfelt (DC), og i det ikke-ioniserende elektromagnetiske frekvensbånd op til grænsen for synligt lys, som hovedsagelig udsendes fra elektroniske apparater og installationer, forklarer Claus Grøn Lyngby.  

”EMC er i Europa reguleret af et EU-direktiv med tilhørende nationale lovgivninger med produktstandarter, herunder CE-mærket, grænseværdier og regelsæt, men indebærer på trods heraf en lang række udfordringer, som kun tager yderligere til i takt med bl.a. den omfattende elektrificering og automatisering af vores samfund,” siger han.

Electromagnetic fields (EMF) – på dansk elektromagnetiske felter – indgår typisk som et sideordnet aspekt til EMC. EMF omhandler i denne sammenhæng personsikkerhed i forhold til bl.a. at bevæge sig i nærheden af elektromagnetiske felter og er reguleret via et selvstændigt EU-direktiv for arbejdere samt EU-anbefalinger for offentligheden.  

”EMF er relevant alle steder, hvor man anvender høje strømme eller spændinger og dermed har kraftige felter i stort set det samme frekvensområde som EMC. Det gælder f.eks. i relation til baneinfrastruktur, hvor man både skal beskytte dem, der arbejder på banen, og passagererne. Det kan bl.a. ske via indhegning eller skiltning, som anviser eksponeringsfare. Når det gælder passagererne, handler det bl.a. om at sikre, at elektromagnetiske felter ikke forstyrrer pacemakere eller andet livsnødvendigt udstyr hos mennesker.” 

Eksempel på et semi anechoic chamber for Radiofrekvens feltemissionsmålinger til EMC- typetest af elektronik.

SIKKER GRØN INFRASTRUKTUR

Claus Grøn Lyngby pointerer, at EMC og EMF er relevant at beskæftige sig med på en lang række samfundsområder. Det gælder bl.a. i relation til infrastruktur, som indgår i omstillingen fra fossil energi til grøn energi, herunder den omfattende elektrificering af baneinfrastrukturen i Danmark og mange andre lande. Sideløbende implementeres et stadig mere fintmasket netværk af ladestandere med tilhørende eldistribution, som i den elektrificerede virkelighed skal forsyne privatbiler, taxaer, busser, lastbiler, tohjulede køretøjer og batteritog mv. med grøn strøm fra bl.a. vind og sol.

”Elektrificeringen indebærer brugen af enorme mængder af elektronik, som bl.a. skal sikre forsyningskvaliteten i distributionsnettet. Det er derfor en helt afgørende forudsætning for succes med visionen om det elektrificerede samfund, at elektromagnetiske lednings- eller feltbårne fænomener fra de anvendte apparater og installationer ikke forstyrrer hinanden, bliver forstyrret af andre installationer eller selv griber forstyrrende ind i omgivelserne. Samtidig må de elektromagnetiske felter ikke udgøre en risiko for mennesker,” siger han.

Claus Grøn Lyngby peger endvidere på, at vindmølle- og solcelleparker er fyldt med elektronik til styring og elkonvertering. Det samme er tilfældet med f.eks. affalds- og flisfyrede kraftværker og ikke mindst grønne brændstoffer fremstillet fra vedvarende energikilder, som er et af de nye energikoncepter, vi som samfund i høj grad sætter vores lid til i indsatsen for at reducere de samlede CO₂-udledninger.

Samtidig er EMC et relevant aspekt i den fortsatte udbygning af vores nationale og internationale elforsyningsnet samt det videre arbejde med at implementere et stadig mere intelligent energisystem. Her skal forbrugernes og virksomhedernes elforbrug være langt mere fleksibelt og tilpasses omfanget af den grønne elproduktion, der varierer med mængderne af vind, sol og andre energikilder. I den forbindelse er det afgørende at sikre, at man gør det rigtige fra start og dermed letter yderligere udvidelser af infrastrukturen på et senere tidspunkt, fastslår Claus Grøn Lyngby.

SIKRING AF VITALE SAMFUNDSOMRÅDER

EMC og EMF er også særdeles relevant på medicoområdet. Ikke mindst med henblik på at opretholde den funktionelle sikkerhed af medicinsk udstyr på hospitaler og lægeklinikker. Meget vitalt medicoudstyr er elektronisk og dermed i risiko for at påvirke hinanden eller blive påvirket af elektromagnetisk udstråling fra andet teknisk udstyr, kommunikationsaktiviteter eller andre eksterne kilder.

”Det gælder bl.a. store scannere, røntgenapparater og lignende, fordi elektromagnetiske felter herfra i værste fald kan influere på vitale apparater, der f.eks. styrer hjerterytme eller blodforsyning. Her spiller apparaternes placering i forhold til hinanden en vigtig rolle. Samtidig skal man sikre sig, at eksterne installationer – det kan være en banestrækning i nærheden af hospitalet – ikke påvirker det lægelige udstyr. Sidstnævnte har vi et konkret dansk eksempel på i forbindelse med letbanen, der blev ledt gennem området ved Odense Universitetshospital,” siger Claus Grøn Lyngby.

Han peger på et andet samfundsområde, hvor der også er et massivt behov for at håndtere EMC-relaterede udfordringer: datacentre.

”De store datacentre udgør i dag hjertet af vores samfundskommunikation, og det er afgørende vigtigt, at de er robuste internt, så de ikke går ned, men de skal heller ikke interagere negativt med omgivelserne. Et datacenter rummer store mængder elektronik på et lille område og akkumulerer en relativt kraftig udstråling, som ikke må gribe forstyrrende ind i forhold til omverdenen,” siger han og fortsætter:

”Samtidig opstår der elektromagnetisk udstråling, som er relateret til datacentrenes massive strømforbrug via infrastrukturen til datalagring og distributionen til internettet. Centrene rummer endvidere nødstrømsforsyninger til backupforsyning, ligesom de ofte er koblet på varmevekslere, der udnytter overskudsvarmen til opvarmning af omkringliggende boliger og virksomheder. For at sikre data skal alle disse elementer indgå i en samlet, robust EMC-struktur.”

Elektromagnetisk felt, EMF, måling. Måling med magnetfeltsprobe på koblingsanlæg.

PRODUKTIONEN MÅ IKKE GÅ NED

Claus Grøn Lyngby peger samtidig på, at der gennem årtier er foregået en intensiv automatisering af virksomheders produktionsfaciliteter, hvor manuelt arbejde er overtaget af industrirobotter. Disse robotløsninger bliver stadig mere avancerede, og produktionen går i dag helt i stå, hvis robotterne går ned. Derfor er det vigtigere end nogensinde at minimere risikoen for, at EMC-relaterede forhold griber negativt ind i produktionen.   

Specifikt for baneinfrastruktur skal der være samhørighed mellem de komponenter, man placerer i den samlede løsning, så de ikke forstyrrer hinanden. Det være sig komponenter i selve toget, men også langs sporene såsom signalstyring, kabler og strømdistribution. Det skal alt sammen spille sammen på harmonisk vis, understreger han.

”Selv om de enkelte apparater er CE-mærkede og overholder alle lovkrav og derfor i teorien skulle være robuste, er dette ikke altid tilfældet, når de placeres i et miljø med mange forskelligartede installationer. Placerer man f.eks. højspændingskabler for tæt ved signalkabler, kan der opstå forstyrrelser, hvis alvor afhænger af frekvensindholdet i forstyrrelsen samt installationens følsomhed. Og en ændring – f.eks. opgradering til nyt udstyr – kan introducere nye EMC-problemer,” siger Claus Grøn Lyngby og fortsætter:

”I banebranchen har man, belært af erfaringer, set nødvendigheden af at praktisere standardiseret EMC-management. Større projekter skal derfor følge en velstruktureret EMC-plan gennem alle projektfaser fra kravsspecifikation, udbud, risikoanalyse, design og test til integration, implementering og operation. Erfaringer bl.a. herfra udnytter vi i dag på de andre nævnte samfundsområder,” siger han og peger endvidere på radio- og telekommunikationsudstyr som et nøgleaspekt med risici, som skal tages i betragtning. 

”Kommunikationsudstyr kan både forstyrre andet kommunikationsudstyr og anden elektronik. Opgaven er her at sikre, at den trådløse kommunikation, vi er så afhængige af, kan foregå uforstyrret. Og med den voksende udbredelse af bl.a. internet of things (IoT) bliver dette blot endnu mere afgørende fremover,” siger Claus Grøn Lyngby og fortsætter:   

”Endelig er risikoen for lynnedslag, som er et voldsomt elektromagnetisk fænomen, et EMC- og EMF-relateret aspekt, som vi tager højde for alle steder, hvor det er relevant. Det gælder bl.a. i forhold til at beskytte apparater og installationer mod direkte effekter af lynnedslag, men også de indirekte, som kan opstå i elektriske installationer, eller når der dannes kraftige elektromagnetiske felter f.eks. omkring en lynafleder.”

EFFEKTIV EMC- OG EMF-MANAGEMENT

Claus Grøn Lyngby anbefaler, at man i ethvert projekt, hvor det er relevant, på et så tidligt tidspunkt som muligt og altid forud for designfasen gennemfører en forundersøgelse med fokus på EMC og EMF.

”Uanset om der f.eks. er tale om ændringer af eksisterende løsninger eller opførelse af et nyt byggeri eller nye installationer – det kan f.eks. være implementering af nye robotter på en produktionslinje eller nye scannere på et hospital – indleder vi med en teknisk forundersøgelse af de eksisterende elektromagnetiske forhold på stedet. Det gælder både interne forhold, som er relateret direkte til f.eks. den fabrik, det hospital eller den baneinfrastruktur, der skal arbejdes på, men også interaktionen med det omkringliggende miljø med bl.a. boliger og virksomheder.”

Han fortæller supplerende, at man i situationer, hvor man udbygger noget eksisterende, bl.a. skal være opmærksom på, at det nye udstyr enten ikke placeres i nærheden af eller alternativt tilpasses til de eksisterende installationer internt eller uden for bygningen, som ikke er robuste, fordi de er installeret på et tidspunkt, hvor der ikke blev stillet nutidssvarende krav til EMC eller EMF. 

De tekniske beskrivelser sammenholdes efterfølgende med det, som kunden gerne vil opnå. I den proces klarlægges de potentielle EMC- og EMF-relaterede udfordringer, og COWI leverer input i form af konkrete krav og designforslag til de personer, der sidder med designopgaven. Og det er og bliver helt afgørende at klarlægge disse udfordringer og på den baggrund udføre en risikoanalyse, inden man begynder at designe nye løsninger, pointerer Claus Grøn Lyngby. 

”Kun på den måde kan man minimere risikoen for at skulle foretage ændringer, når arbejdet enten er i fuld gang eller i værste fald afsluttet. Det vil næsten altid være både kompliceret og særdeles omkostningskrævende,” fastslår han og tilføjer, at COWI, når opgaven er udført, foretager en inspektion, hvor det dokumenteres, at de EMC- og EMF-relaterede tiltag er udført i henhold til anvisningerne.