Suchen

Intelligente Stromnetze DC-Smart-Grid: die Zukunft der Energieversorgung

| Redakteur: Vivien Deffner

Für die Stromversorgung von industriellen Produktionsanlagen wird künftig Gleichstrom eine wichtige Rolle spielen. Forscher des Projektes DC-INDUSTRIE 2 gehen derzeit der Frage nach, wie eine flächendeckende Energieversorgung mit Gleichstrom aussehen kann. Ein Smart-Grid soll hier der Schlüssel zum Erfolg sein.

Firmen zum Thema

Die Umstellung auf Gleichstrom in der Industrie wird maßgeblich zur Energiewende in der Industrie 4.0 beitragen.
Die Umstellung auf Gleichstrom in der Industrie wird maßgeblich zur Energiewende in der Industrie 4.0 beitragen.
(Bild: gemeinfrei / Pexels )

Derzeit werden viele Fabriken noch mit Wechselstrom (AC, kurz für Alternating Current) betrieben, da dieser Energie verlustarm über weite Strecken übertragen kann. Doch die Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer IPA und IISB sind überzeugt davon, dass in der industriellen Stromversorgung ein Paradigmenwechsel hin zu Gleichstrom (DC, kurz für Direct Current) stattfinden muss. Die Gründe sind vielfältig: vor allem kleinere Geräte wie Computer, Smartphones und LEDs benötigen derzeit immer ein Netzteil, da diese mit Gleichstrom arbeiten. Auch in der Stromerzeugung wird durch erneuerbare Energieressourcen wie Photovoltaikanlagen hauptsächlich Gleichstrom bereitgestellt.

Das Verbundprojekt DC-INDUSTRIE 2 besteht aus Forscherteams des Fraunhofer IPA und IISB, sowie mehr als 30 weiteren Partnern. Ziel des Projektes ist es, ein Konzept für ein intelligentes DC-Versorgungssystem zu entwickeln, um ganze Fabrikhallen möglichst günstig mit Gleichstrom zu versorgen. Das Vorgängerprojekt DC-INDUSTRIE hat bereits positive Ergebnisse erzielt, die mit dem aktuellen Projekt in die Praxis umgesetzt werden sollen.

Bildergalerie

DC-Smart-Grid für eine effiziente Energieversorgung

Dafür soll die Kopplung aller elektrischen Anlagen der Fabrik zu einem intelligenten Stromnetz, also einem Smart Grid, sorgen. Dadurch wird es möglich, die Verfügbarkeit und Qualität der Stromversorgung vor Ort zu verbessern und die Zuverlässigkeit der Produktion zu steigern. Weitere Vorteile umfassen den leichteren Ausgleich von Energieschwankungen, die Einsparung von Energiewandlungsverlusten und den Verzicht auf kostenintensive Filtermaßnahmen.

Während das Fraunhofer IPA sich um den Transformationsprozess, das Netzwerkmanagement und die Anforderungsanalyse der Unternehmen kümmert, befasst sich das Fraunhofer IISB mit der gerätetechnischen Umsetzung. »Konkret etablieren wir Mikronetz-Topologien, sprich Regelungscluster, die es uns erlauben, Energiespeicherung, -erzeugung und -verbrauch vor Ort untereinander auszugleichen und zu koordinieren. Sie lassen sich autark betreiben«, erklärt Timm Kuhlmann, Wissenschaftler am Fraunhofer IPA.

Intelligentes Netz verwertet überflüssige Energie

Bei der neuen Netzstruktur kommen eine oder mehrere Schnittstellen zum AC-Verteilnetz zum Einsatz, die dann die Gleichspannungsversorgung für Produktionsanlagen bereitstellt. So erfolgt eine direkte Versorgung aller installierten Verbraucher mit Gleichstrom. Sie sind darüber hinaus über ein gemeinsames Gleichspannungsnetz, mit einem Spannungsband von ±zehn Prozent um einen Nennwert von 650 Volt, verbunden. Dadurch wird ein direkter Energieaustausch zwischen allen Antrieben möglich, die regelmäßig beschleunigen oder bremsen. Damit entfallen Komponenten, die normalerweise überflüssige Energie verheizen würden. So kann durch die Nutzung von Gleichstrom zwischen fünf bis zehn Prozent Energie eingespart werden. Erst durch moderne, leistungselektronische Bauelemente sind die Kosten die Komponenten zum Schalten von Gleichströmen gesunken und machen solche neuen technologischen Infrastrukturen möglich.

In Versuchshallen sowie der Factory 56 in Sindelfingen sind bereits weitere Tests angelaufen. Bei dem Projektpartner Daimler sind zur Versorgung von Anlagen mit DC-Strom bidirektionale Gleichrichter im Einsatz. Mit diesen kann bei einem Erzeugungsüberschuss dem externen Wechselstromnetz Energie als Dienstleistung angeboten werden. Der Wechsel zu Gleichstrom ist also keinesfalls Einbahnstraße. „Der Verbraucher profitiert vielmehr von der Energiewende in der Industrie 4.o", so Kuhlmann.

(ID:46638054)