Verbund-Forschungsprojekt DC-INDUSTRIE Energiewende trifft Industrie 4.0

Weidmüller engagiert sich im Forschungsprojekt DC-INDUSTRIE für mehr Energieeffizienz in der Produktion
Weidmüller engagiert sich im Forschungsprojekt DC-INDUSTRIE für mehr Energieeffizienz in der Produktion

Das Verbund-Forschungsprojekt DC-INDUSTRIE soll die industrielle Energieversorgungsarchitektur über ein smartes, offenes Gleichstromnetz untersuchen. Neben Weidmüller arbeiten in diesem Projekt 20 Unternehmen aus der Industrie, vier Forschungsinstitute und der ZVEI.

Elektromotoren gehören in der Industrie zu den größten elektrischen Verbrauchern – sie benötigen 70 Prozent des Energieeinsatzes in der Industrie. Eine Herausforderung, mit der sich das branchenübergreifende Gleichstrom-Forschungsprojekt DC-INDUSTRIE, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, beschäftigt. Es erforscht einen neuen Ansatz: Eine veränderte Netzinfrastruktur, die auf Gleichspannungsnetzen basiert, soll sowohl die Energiewende voranbringen und Energieeffizienz fördern als auch Industrie 4.0 unterstützen.

»Heute wird mit Wechselspannung zur Verteilung der Energie gearbeitet«, verdeutlicht auch Olaf Grünberg, Technologieentwickler und Projektkoordinator bei Weidmüller. »Die Versorgung der elektrischen Antriebe als wesentliche Verbraucher erfolgt momentan ebenfalls mit Wechselspannung, 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 kostenintensiven Elektronik, und bei jeder Umwandlung geht zusätzlich Energie verloren. Gleichzeitig ist der Wandel in der Stromerzeugung ein weiteres Argument für den Nutzen von Gleichstrom in der Industrie, da erneuerbare Energien per se mit Gleichspannung arbeiten – auch die Speicher. Durch das Umstellen auf Gleichstrom lassen sich diese Erzeuger sehr viel 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. Der Einsatz von Gleichstrom bietet hier weitere Vorteile und stellt nicht nur eine stabile und sichere Netzversorgung sicher, sondern erleichtert auch die Rückführung von Bremsenergie«, erklärt Grünberg.

»Allein durch den Wegfall der vielen Stromwandler bei Antrieben, Ladeinfrastrukturen und Elektronik, die alle Gleichstrom benötigen, sind Energieeinsparpotenziale von 10 Prozent realisierbar«, verdeutlicht auch 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 stellten die Teilnehmer auf der vom Zentralverband der Elektroindustrie veranstalteten Konferenz »Gleichstrom für die Industrie« am 14. November in Frankfurt am Main vor. 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 Dr. Jan Stefan Michels, Leiter der Standard- und Technologieentwicklung bei Weidmüller, 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.«