Forschungsprojekt DC Industrie Industrielle Anlagen mit Gleichstrom versorgen

Das Projekt „DC-Industrie“ arbeitet an einem Konzept, die Stromversorgung von industriellen Anlagen neu zu gestalten: In Form eines Gleichstromnetzes soll Energie gespart und Strom einfacher eingespeist werden.

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Elektromotoren gehören in der Industrie zu den größten elektrischen Verbrauchern – rund 70 Prozent des industriellen Energieverbrauchs entstehen hier. Eine Herausforderung, mit der sich das branchenübergreifende Gleichstrom-Forschungsprojekt „DC-Industrie“ beschäftigt.

Stromversorgung mit Gleichstrom neu gestalten

Der Leiter der Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller, Jan Michels, erklärt: „Der Kern des Projekts ist es, die Stromversorgung industrieller Anlagen über ein smartes, offenes Gleichstromnetz neu zu gestalten und die Infrastruktur für Energie, Signale und Daten zu digitalisieren.“ Weidmüller stellt für diese Infrastruktur die Verbindungstechnik sowie Netzanalyse-, Daten- und Signalkonditionierungsbausteine zur Verfügung.

Mit dem Projekt soll ein neuer Ansatz erforscht werden: Eine veränderte Netzinfrastruktur, die auf Gleichspannungsnetzen basiert, soll sowohl die Energiewende voranbringen und Energieeffizienz fördern als auch Industrie 4.0 unterstützen. Für das Projekt arbeiten 20 Unternehmen aus der Industrie, vier Forschungsinstitute und der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie daran, die Energiewende in der industriellen Produktion umzusetzen.

Häufige Umwandlung führt zu Verlusten

„Heute verteilt sich die Energie über Wechselspannung“, verdeutlicht Olaf Grünberg, Technologieentwickler und Projektkoordinator bei Weidmüller. „Auch die elektrischen Antriebe als wesentliche Verbraucher werden momentan mit Wechselspannung versorgt, die allerdings über die Zwischenstufe der Gleichspannung an den spezifischen Betriebspunkt des Antriebs angepasst werden muss. Die Energie muss also zwei Mal gewandelt werden.“

Jeder dieser Schritte bedarf einer eigenen Elektronik und zusätzlich geht bei jeder Umwandlung Energie verloren. Auch die Veränderung in der Stromerzeugung ist ein Argument für ein Gleichstromnetz, da erneuerbare Energien per se mit Gleichspannung arbeiten. Durch die Umstellung auf Gleichstrom lassen sich diese Erzeuger einfacher integrieren. „Auch die Rückeinspeisung beispielsweise von Bremsenergie der Maschinen ist heute durch den Einsatz von Wechselstrom nur begrenzt oder nur mit dem Einsatz von Frequenzumrichtern möglich. Durch den Einsatz von Gleichstrom ist eine Rückführung von Bremsenergie einfacher“, erklärt Grünberg.

Bis zu 10 Prozent Energie sparen

„Allein durch den Wegfall der vielen Stromwandler bei Antrieben, Ladeinfrastrukturen und Elektronik, die alle Gleichstrom benötigen, sind Energieeinsparpotenziale von 10 Prozent realisierbar“, verdeutlicht Gunther Koschnick, Geschäftsführer ZVEI-Fachverband Automation. „Gleichzeitig werden die Geräte auf diese Weise kompakter und zuverlässiger, die Netze stabiler und die Installation einfacher.”

Erste Forschungsergebnisse diskutierten die Teilnehmer auf der vom Zentralverband der Elektroindustrie veranstalteten Konferenz „Gleichstrom für die Industrie“ Mitte November. In den offenen Dialog zu Ergebnissen geht das Konsortium auch am 29. November auf der Leitmesse SPS/IPC/Drives. „Bereits bei den ersten Resultaten wird das große Einsparungspotential bei der Anwendung von Gleichstrom in der Industrie sichtbar“, verdeutlicht Michels, der eine Umstellung bei der Stromversorgung in Zukunft für realistisch hält. „Viele Nachteile aus der Historie der Gleichspannung sind heute nicht mehr existent oder können kompensiert werden. Wir stehen an einem Punkt, wo ein Systemwechsel enorme Vorteile bietet und der Einsatz von Gleichstrom in der Industrie dazu führen wird, den Produktionsstandort Deutschland attraktiver und nachhaltiger zu gestalten.“

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