Forschungsprojekt: Gleichspannung für die industrielle Energieversorgung

Schematische Darstellung eines Gleichspannungsnetzes im Produktionsbereich. (Grafik: Fraunhofer IPA)
Schematische Darstellung eines Gleichspannungsnetzes im Produktionsbereich. (Grafik: Fraunhofer IPA)
18.08.2016

Um die Energieeffizienz in der Produktion zu erhöhen und Energie einzusparen, könnte eine Umstellung auf eine Stromversorgung mit Gleichspannung sinnvoll sein. Mit der Umsetzung dieser Idee beschäftigt sich ein neues Forschungsprojekt, an dem auch das Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung beteiligt ist.

Gleich mehrere Faktoren sprechen für die Nutzung von Gleichspannung in der Industrie: die Erhöhung der Energieeffizienz, der Umgang mit schwankenden Energieangeboten sowie mit einer geringeren Energiebereitstellungsqualität der Energie.

Im Forschungsprojekt „DC-Industrie“ geht es daher um die Gestaltung eines smarten offenen Gleichstromnetzes zur Versorgung industrieller Anlagen.

Bisher ist die dreiphasige Stromversorgung mit 400 Volt Wechselspannung in der Industrie Standard. Durch drehzahlveränderliche elektrische Antriebe werden in den Anlagen jedoch immer häufiger Frequenzumrichter eingesetzt, die über einen Gleichspannungs-Zwischenkreis verfügen. Die Wechselspannung wird also noch einmal in Gleichspannung umgewandelt. Direkt auf Gleichspannung bei der Stromversorgung zu setzen, brächte nach Ansicht der Forscher enorme Effizienzvorteile und Energieeinsparungen. Das Ziel der Forschungen ist eine bedarfsorientierte Verteilung von Energie innerhalb von Produktionsanlagen mit einem Höchstmaß an Energiewiederverwendung und einer Minimierung von Wandlungsverlusten.

Stabileres Netz dank Gleichspannung

Auch der Einsatz von Energiespeichern und der Einsatz erneuerbarer Energiequellen würde durch eine Umstellung auf Gleichspannung vereinfacht werden, weshalb eine über ein Gleichspannungsnetz versorgte Produktionsanlage flexibel auf schwankende Energieangebote reagieren und somit zur Stabilität des Stromnetzes beitragen könnte.

Das Institut für Energieeffizienz in der Produktion der Universität Stuttgart (EEP) und das Fraunhofer IPA entwickeln gemeinsam Methoden zur Planung, Einführung und Nutzung eines hierfür notwendigen industriellen Mikro DC Smart Grid.

Am Projekt „DC-Industrie – Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben“ sind insgesamt 21 Unternehmen aus der Industrie, vier Forschungsinstitute und der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V. beteiligt. „DC-Industrie“ hat ein Gesamtvolumen von rund 10 Mio. € und wird über drei Jahre von BMWi gefördert.

Fraunhofer IPA / Tanja Peschel