Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde eine 80 Meter lange DC-Testanlage parallel zu einer bestehenden AC-Anlage in Betrieb genommen. Bei Verwendung von Gleichstrom konnte eine Energieeinsparung von mehr als 10 Prozent nachgewiesen werden. (Bild: Vahle)
Die Paul Vahle GmbH & Co KG, Kamen, hat das Verbundforschungsprojekt effiDCent erfolgreich abgeschlossen. Ziel des Projektes war es, die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit in der Industrie durch den Einsatz von Gleichstrom anstelle des bisher üblichen Wechselstroms zu steigern. Gemeinsam mit der Technischen Universität Dortmund, der Hochschule Ostwestfalen-Lippe (TH OWL), der Condensator Dominit GmbH sowie der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH forschte der Kamener Technologiepionier seit 2019 an einer effizienteren Energieübertragung mittels einer Stromschiene auf Gleichstrombasis. Vahle fungierte dabei als Konsortialführer.
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Energieeffizienz steigt durch DC um 10 Prozent
Durch die Umstellung von Wechselstrom (AC) auf Gleichstrom (DC) kann die Energieeffizienz um mehr als 10 % gesteigert werden. Gleichzeitig ist der Ressourcenverbrauch bei der Herstellung von DC-Stromschienen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen deutlich geringer. So sinkt der Kupferbedarf um bis zu 50 Prozent. Das Förderprojekt wurde von der Europäischen Union und dem Land Nordrhein-Westfalen unterstützt.
„Die Energiewende ist ein entscheidender Baustein für die Transformation unserer Gesellschaft in Richtung Nachhaltigkeit. Genau in diese Richtung zielen wir mit dem Forschungsprojekt effiDCent, mit dem wir im Ergebnis nicht weniger als einen Paradigmenwechsel in der industriellen Stromversorgung einläuten, sagt Achim Dries, CEO der Vahle Gruppe. Der Name des Projekts setzt sich aus dem Wort „effizient“ und dem Kürzel „DC“ für Gleichstrom zusammen.
Gemeinsam mit seinen Partnern hat der Kamener Systemlieferant für mobile Industrieanwendungen in den vergangenen drei Jahren ein gleichstromgespeistes Komplettsystem entwickelt. Es besteht aus einem hocheffizienten Gleichrichter, der Stromschiene, intelligenten Energiespeichern zur Rückspeisung sowie Sicherheitseinrichtungen. Ziel war es, die Energieeffizienz von Produktionslinien deutlich zu steigern und gleichzeitig netzbedingte Produktionsausfälle zu minimieren, um den gesamten Fertigungsprozess zu optimieren. Mit der Integration von intelligenten Energiespeichern und über die Linie verteilten Pufferkondensatoren (Ultracaps) betraten die Projektpartner technisches Neuland.
Leiterquerschnitt lässt sich deutlich reduzieren
Die Umstellung von Wechsel- auf Gleichspannung ermöglicht zum einen eine deutliche Reduzierung des Materialeinsatzes und verspricht zum anderen hohe Energieeinsparungen. Im Gegensatz zu Wechselstrom spielt der Leistungsfaktor der Motoren bzw. Wechselrichter keine Rolle, so dass die Strombelastung der Leitung deutlich geringer ist. Dementsprechend kann der Kupferbedarf einer Stromschiene neben der Einsparung eines Pols auch durch die Reduzierung des Querschnitts deutlich verringert werden.
Weitere Vorteile der DC-Technologie:
- Systeme zur Erzeugung und Speicherung von Energie wie Photovoltaikanlagen und Batterien problemlos eingebunden werden, da diese grundsätzlich mit Gleichspannung arbeiten.
- Bremsenergie kann direkt gespeichert und ohne verlustbehaftete Umwandlung in Wechselstrom voll genutzt werden.
- Ein weiterer Pluspunkt ist die durch den Speichereinsatz gegebene hohe Systemverfügbarkeit: Durch Pufferbatterien ist ein unterbrechungsfreier Weiterbetrieb von DC-Anlagen möglich. Damit kann auf aufwändige unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) verzichtet werden.
- Zusatzinvestitionen zur Netzfilterung und Kompensation fallen weg.
- Eingebaute intelligente Energiespeicher fangen Lastspitzen, die durch Beschleunigungsprozesse auftreten, ab, sodass die elektrische Anschlussleistung geringer ausfallen kann und damit die AC-Netze entlastet werden.
