Gleich­strom für indus­tri­el­le Anwendungen

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.