Wie unterscheidet sich das Energiemanagement zwischen AC- und DC-Netzen?

Speicher wie Kondensatoren und Batterien funktionieren mit Gleichstrom. Im DC-Netz muss dann ‚nur noch‘ das Spannungsniveau angepasst werden, es muss nicht noch von einer in die andere Stromart gewechselt werden. Dadurch spart es Energie, es ergibt sich eine höhere Energieeffizienz.

Welche Herausforderungen sehen Sie bei der Implementierung von DC-Netzen?

Technisch ist die Absicherung eine besondere Herausforderung im Vergleich zu Wechselstrom-Netzen. Gleichstromsicherungen sind einfach aufwändiger. Daneben gibt es noch weitere technische Themen, die aber aus unserer Sicht nicht so sehr ins Gewicht fallen. Ein wichtiger Punkt ist, dass die aktuelle Infrastruktur in Wechselstrom ausgeführt ist. Damit hängt die größte Herausforderung zusammen: Die menschliche Gewohnheit. Wir alle sind Wechselstromnetze gewohnt, kennen uns in jedem Detail aus, fühlen uns zuhause. Gleichstromnetze mit höheren Spannungen als 24 oder 48 Volt sind den meisten fremd und deshalb etwas ungeheuer. Man traut sich nicht ran.

Welche konkreten Effizienzsteigerungen lassen sich durch den Einsatz von Gleichstrom in der Produktion erzielen?

Auf der Verbraucherseite braucht es aus dem Versorgernetz nur einen großen Gleichrichter, der ein firmeninternes Netz speist, das Verbraucher in Gleichstrom – wie etwa die Beleuchtung – und Wechselstromverbraucher – wie die vielen elektrischen Antriebe – bedient. Generative bzw. Bremsenergie der Antriebe fließt direkt in das Firmennetz zurück. Auch die Einspeisung von PV-Anlagen ist relativ einfach. Und aktive Energiemanagementgeräte, also Energie-Ausgleichs- bzw. -Puffersysteme, die auch Aufgaben wie Leistungsspitzenreduzierung erfüllen, lassen sich in den verschiedenen Ebenen der Topologie einfach integrieren, und alles funktioniert im Wechselspiel untereinander mit vergleichsweise geringen Verlusten.

Welche DC-Anwendungen gibt es bereits in der Industrie, und welche Erfahrungen haben Unternehmen damit gemacht?

Es gibt einige neue Fabriken, die DC-only aufgebaut sind. Sie erfüllen alle Erwartungen. Es gibt auch in der Ebene darunter Fertigungszellen, die in Gleichstromtechnik ausgeführt sind. Das Beispiel einer Roboterzelle mit vier Schweißrobotern kann man bei Kuka sehen. Mit ihr wurde bewiesen, dass die Anschlussleistung von 60 auf 10 Kilowatt reduziert werden konnte; übrigens mit Hilfe unserer aktiven Energiemanagementgeräte – eine coole Geschichte, finde ich. Und auf Maschinenbasis mit Antriebseinheiten oder einzelnen Antrieben, ja, da kennen wir uns selbst besonders gut aus, liefern wir ja schon seit 2012 aktive Energiemanagementgeräte eben für diese Einsatzfälle. Damit werden die Frequenz- oder Servoumrichter bei einer Vielzahl von Aufgaben unterstützt, die wir ‚aktives Energiemanagement‘ nennen. Das fängt bei der Rekuperation von Bremsenergie an, geht über die Lebensdauerverlängerung der Antriebselektronik bis zur Kurzzeit-USV, ja sogar zur Erhöhung der Dynamik. Da gibt es dermaßen viele Vorteile zu heben! Wir wünschten uns schon allein bei diesen Anwendungen noch etwas mehr Willen zur Optimierung. Das zahlt sich aus!

Wie wichtig ist die Rekuperation von Bremsenergie in DC-Systemen und welche Vorteile ergeben sich im Vergleich zu AC-Systemen?

In der aktuellen Diskussion wird diese Eigenschaft besonders stark betont – wahrscheinlich, weil sie am einfachsten zu verstehen ist. Doch gibt es oft derart hohe mechanische Verluste, dass da wenig zurückkommt. Also kommen neben der höheren Energieeffizienz an sich andere Features stärker ins Spiel, wie etwa die USV-Funktionalität mit integrierten Speichern oder die Leistungsspitzenreduzierung. Oder auch die geringeren negativen Rückwirkungen auf das Versorgernetz. Um nur ein paar wichtige Eigenschaften zu nennen.