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Projekt 'DC-Industrie' - Teil 1: DC statt AC im Produktionsnetz

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Die Ziele von DC-Industrie

Um die Vorteile des Projektes schnell umsetzen zu können, ist es besonders wichtig, dass viele Hersteller möglichst bald Komponenten für dieses DC-Netz am Markt etablieren können. Daher drückt der Untertitel des Projekts „Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben“ die wesentlichen Ziele aus: 

Intelligent: Die oben genannten Eigenschaften sind prädestiniert, um ein DC-basiertes ‚Smart Grid‘ zu realisieren, das sich flexibel an Bedarfs- und Netzsituationen anpassen kann. Die grundsätzlichen Funktionen für smarte DC-Netze sollen im Projekt bereitgestellt werden.

Offenheit: Die Systemgrenzen verschieben sich vom AC- zum DC-Netz. Somit müssen offene, aber eindeutige Regeln für die Auslegung, Entwicklung und den Betrieb der Geräte, Komponenten und Steuerungen des DC-Netzes gelten. Die Brauchbarkeit der Regeln ist im Projekt nachzuweisen. Daher war es besonders wichtig, viele Anbieter von Komponenten und Geräten in das Projekt zu integrieren.

Industrie: Es geht im Projekt um industrielle Anwendungen, nicht um Wohnbereiche oder Rechenzentren. 

Hocheffizient: Die Energie-Einsparung ist ein Hauptziel. Je nach Anwendung und Ausbau der obigen Eigenschaften sind mehr als 15 % angestrebt.

Elektrische Antriebe: Sie stehen im Fokus – daher sind die Regeln so zu wählen, dass aktuelle AC-Umrichter mit geringen Änderungen adaptierbar sind, um möglichst viel Vorhandenes zu nutzen.

Daneben gab es einige gravierende Herausforderungen, denen sich die Projektpartner zu stellen hatten:

  • Das DC-Netz ist kapazitiv und sehr dynamisch, insbesondere bei Fehlerfällen. Daher lag ein Fokus auf dem Bau und dem Test von schnellen DC-Schaltern, die Selektivität ermöglichen. 
  • Für die EMV gibt es keine festgelegten DC-Grenzwerte, die genormt und damit belastbar sind. Das Projekt macht hier sinnvolle Vorschläge, die sich an den aktuellen Normen für AC und der Photovoltaik orientieren. 
  • Bei AC-Netzen gibt es keine Vorzugs-Netzstrukturen. In der Praxis sind gewachsene Strukturen die Regel, mit allen negativen Konsequenzen. Für DC-Industrie ist vor diesem Hintergrund eine Netzstruktur entstanden, die Planung und Entwicklung vereinfacht sowie harmonisierte Strukturkomponenten fördert.

Das Konsortium hat sich bereits auf eine Systemspezifikation geeinigt, die die technischen Regeln für DC-Industriekonforme Netze beschreibt und die wesentlichen Eigenschaften der dort eingesetzten Geräte und Strukturkomponenten (Antriebswechselrichter, Gleichrichter, Active Frontend-Converter, Schaltelemente, Steckverbinder, Leitungen, Hilfsspannungsversorgungen, DC/DC-Steller, Batteriespeicher) festlegt. Darüber hinaus wurde eine Management-Spezifikation für entsprechende Netze erarbeitet, die Stabilität und Regelbarkeit in vier Ausbau-Stufen zum Inhalt hat. Damit stellt DC-Industrie ein umfassendes herstellerübergreifendes System für die industrielle Stromversorgung in der Produktion bereit, das zukunftssicher konzipiert ist und auf Basis aktueller Technologie bereitgestellt werden kann.