Printmagazin TECHNIK und WISSEN - Ausgabe 009

STROMVERSORGUNGEN
«ENERGIE WIRD EIN
WICHTIGER
WETTBEWERBSFAKTOR»
Timm Kuhlmann vertritt das Fraunhofer IPA im Verbundprojekt «DC-Industrie 2»,
das sich mit DC-Netzen für Fabriken befasst. Für ihn stellt sich nicht
die Frage, ob diese kommen, sondern mit welchem Tempo diese Einzug halten
werden. Im Gespräch mit dem Diplomwirtschaftsingenieur.
Von Markus Back
Sie befassen sich im Verbundprojekt «DC-Industrie
2» unter anderem mit der Frage, welche
Energieeinsparungen mit der Abkehr von AC-
Netzen in Fabriken möglich sind. Um wieviel
Prozent kann denn ein Unternehmen durch den Umstieg
auf ein DC-Netz seinen Energiebedarf reduzieren?
Das ist ein wenig von den eingesetzten Maschinentypen
und der Dynamik der Prozesse abhängig. Bei Robotern
erzielten wir beispielsweise durch die Rückgewinnung und
die direkte Wiedernutzung der Bremsenergie im Durchschnitt
eine Ersparnis von zehn Prozent. Bei einer Holzbearbeitungsmaschine
kamen wir durch Rekuperation auf
knapp sechs Prozent. Generell konnten wir feststellen,
dass in dynamischen Prozessen die Einsparungen sehr
viel höher als in kontinuierlichen Abläufen sind.
Weitere Einsparungen lassen sich durch den Wegfall von
Wandlungsstufen der Energie erreichen, also immer dort,
wo zwischen AC und DC gewechselt werden muss. Das hat
man heute zum Beispiel bei Energiespeichern, bei denen
eine Ersparnis von 2,5 Prozent pro Wandlungsstufe erreicht
wird. Das sind die direkten Energieeinsparungen.
Und die indirekten Energieeinsparungen?
Da wird es richtig interessant! Wenn Sie heute eine Maschine
mit sehr vielen Antrieben betreiben, müssen Sie im
DC-Zwischenkreis die Energie bereitstellen, die es bräuchte,
wenn alle Antriebe gleichzeitig bei voller Leistung laufen
würden. Das ist vollkommen überdimensioniert, weil das
nie der Fall sein wird! So lässt sich die Anschlussleistung
und damit die Wandlungsleistung, die bereitgehalten
werden muss, um von AC auf DC zu wechseln, um 50 bis
85 Prozent reduzieren. Diesen Nachweis haben wir mit
einer Roboterzelle erbracht, bei welcher die Leistung des
Schweissimpulses nicht aus dem Netz, sondern direkt aus
dem internen Speicher kam. Aus dem Versorgungsnetz
selbst musste nur die Differenzenergie zur Bewegung des
Roboters und die Energie zum Wideraufladen der Speicher
gezogen werden, so dass wir am Ende eine Versorgungsleistungseinsparung
von 85 Prozent erzielten.
Welche weiteren Einsparpotenziale konnten Sie sonst noch
durch die Umstellung auf einen DC-Betrieb ausmachen?
Verschiedene. Heute sind Maschinen und Anlagen über
drei energieführende Phasen, den Schutzleiter und bei
unsymmetrischen Belastungen zusätzlich noch über einen
Neutralleiter angeschlossen. Im DC-Netz gibt es nur
Plus, Minus und den Schutzleiter. Da wir mit 650 Volt
getestet haben, konnten wir wegen der geringeren Ströme
kleinere Leiterquerschnitte verwenden. Dies spart Ressourcen,
da Energieführungsleitungen und Trassen kleiner
dimensioniert werden können. Weitere Einsparungen
ergeben sich durch den Wegfall des Gleichrichters, da die
Wandlungsverluste nicht mehr weggekühlt werden
müssen. Zudem können die Umrichter durch den Wegfall
der Filter kleiner und kompakter gebaut und direkt im
Feld auf dem Motor montiert werden.
Lässt sich der bestehende Maschinenbestand in ein
intelligentes DC-Netz integrieren, um von diesen Vorteilen
profitieren zu können oder muss dieser ausgemustert
werden?
Ausmustern wäre in den meisten Fällen wohl keine gute
Idee, da Abschreibung und Maschinenlaufzeit meist
deutlich länger sind. Wer einen abrupten Wechsel einleiten
möchte, kann das jedoch. So wie sich DC-Maschinen
im AC-Netz betreiben lassen, so können auch AC-Maschinen
im DC-Netz betrieben werden. ››
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