Der Systemanbieter für mobile Industrieanwendungen Vahle beteiligt sich erneut an einem Projekt zur Erforschung des Einsatzes von Gleichstrom (DC, für Direct Current) im Rahmen industrieller Anwendungen. Im Fokus des Vorhabens, an dem auch das Institut für Energieforschung der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe (TH OWL) involviert ist, stehen die sogenannten DC-Schienensysteme. Diese können inner- und außerhalb von Gebäuden zur Energieversorgung mobiler Industrieanwendungen wie Krane und alle Arten von Verfahr- und Hebetechnik eingesetzt werden. Bisher werden dafür zumeist Drehstromleiter (AC, für Alternating Current, Wechselstrom) verwendet. Nach Überzeugung der Projektpartner bietet die Gleichstrom-basierte Energieversorgung mobiler Anwendungen signifikante Effizienz- und Kostenvorteile. Diese wissenschaftlich belegbar nachzuweisen, ist das Ziel des gestarteten Vorhabens.
Das für die Betrachtung relevante Datenmaterial wird im Wege von Messungen an praxisnahen Versuchsanlagen gewonnen. Angelegt ist das Projekt auf drei Jahre und wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Zum Konsortium zählen neben Vahle und der TH OWL die Unternehmen E‑T-A Elektrotechnische Apparate, Lenze und Keba Industrial Automation Germany.
Die bereits gewonnenen Ergebnisse stimmen zuversichtlich. So hat der Kamener Systemanbieter für mobile Industrieanwendungen im Rahmen eines anderen Forschungsprojekt bereits nachweisen können, dass die Umstellung von AC auf DC eine Steigerung der Energieeffizienz von mehr als zehn Prozent bewirkt. Dazu kommt ein weiterer Vorteil: Die Herstellung gleichstrombasierter Stromschienen verbraucht deutlich weniger Material als die herkömmlicher Systeme. So sinkt allein der Kupferbedarf, der unter hohem Energieeinsatz gewonnen wird, um bis zur Hälfte.
Im Rahmen des aktuellen Vorhabens mit dem Titel „Hocheffiziente, ressourcenschonende DC-Stromschienensysteme in Produktion und Fertigung“, kurz DC- Schiene, widmen sich Vahle und die übrigen Projektpartner nun den Systemvorteilen, die sich aus dem vergleichsweise niedrigen Spannungsfall in DC-Netzen ergeben. Betrachtet werden sowohl kurze als auch lange Schienensysteme zur Energieversorgung mobiler Industrieanwendungen wie Krane und alle Arten von Verfahr- und Hebetechnik. Weitere Schwerpunkte liegen auf der Integration geregelter Speicher mittlerer und hoher Kapazität. Besonders interessieren die Auswirkungen der Speicher auf die Spannungsfall- Kompensation und die Lastspitzen-Einebnung.
Die in diesem Zusammenhang nötigen Messungen werden an Versuchsaufbauten durchgeführt, die auf dem Gelände von Vahle in Kamen installiert werden, sowie bei der TH OWL. Die Anlagen aus Einspeise‑, Wechselrichter- und DC/DC-Wandlertechnologie für industrielle DC-Netze sind speziell für den Einsatz in Stromschienensystemen konzipiert. Vahle Projektleiter Stefan Bürmann: „Im Zuge dessen werden wir auch eine für Schienensysteme völlig neue DC-Schutz und ‑schalttechnik einsetzen, deren Sensorik mittels KI bereits auf das sogenannte Condition Monitoring and Predictive Maintenance ausgelegt ist, also die Zustandsüberwachung und vorbeugende Wartung.“
Zeigen will das Unternehmen mittels verschiedener Versuche überdies, dass sich DC-Systeme auch über ihre primären Effekte hinaus positiv auswirken und dazu beitragen, entlang der gesamten Wertschöpfungskette Energie und Ressourcen einzusparen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt des Projekts ist die Optimierung der Wechselrichtertechnik. „Durch die DC-Speisung entfällt der Gleichrichter und der Zwischenkreiskondensator kann kleiner ausgelegt werden“, erklärt Bürmann.
