Gleichstromnetze in der Industrie
Zukunftsweisende DC-Technologie für mehr Nachhaltigkeit im Hier und Jetzt
Nachhaltigkeit ist mehr als ein Schlagwort: Sie ist unser Auftrag seit jeher.
Phoenix Contact nimmt Sie mit auf dem Weg in eine Welt mit regenerativ erzeugter Energie, die effizient gespeichert und verteilt wird. Elektrische Energie wird somit zu jeder Zeit an jedem Ort nutzbar. Deshalb setzen wir bei Phoenix Contact auf Konzepte und Lösungen für den sicheren Einsatz der Gleichstromtechnologie in Microgrids. Wie das im Detail aussieht, erfahren Sie hier.
Nachhaltigkeit beginnt bereits mit dem richtigen Einsatz von DC-Technologie.
Gleichstrom – das industrielle Energiesystem der Zukunft?
Von der Erzeugung über die Speicherung bis hin zur Versorgung
In der heutigen Welt werden die meisten Endgeräte bereits mit Gleichstrom (DC, engl. Direct Current) versorgt. Sowohl Ladestationen als auch elektrische Antriebe im industriellen Umfeld werden mit Gleichstrom betrieben, der aus Wechselstrom erzeugt wird. Aus diesem Grund forschen verschiedene Unternehmen im Projekt DC-Industrie an einem ganzheitlichen, gleichstrombasierten Smart Grid.
Der Gedanke dabei ist, dass der durch erneuerbare Energiequellen erzeugte Gleichstrom die Verbraucher im Netz, z. B. Maschinen, Motoren oder Förderbänder, ohne Wandlungsverluste direkt mit Strom versorgt.
Aufgrund der Vernetzung im DC-Netz ist es möglich die Bremsenergie einer Anlage zudem wieder als elektrischen Strom ins Netz zurückzuführen. Produzierte Überschüsse werden in Energiespeichersystemen gesammelt und, wenn notwendig, wieder eingespeist. Die Einspeiseleistung verringert sich dadurch um bis zu 80 %. Darüber hinaus lassen sich sowohl die Spitzenlast als auch die Belastung des öffentlichen Netzes reduzieren.
Das Gleichstromnetz in der Industrie
Solarenergie
Photovoltaikanlagen sind wichtige Erzeuger erneuerbarer Energien und könne in einem DC-Netz effizient eingebunden werden. Wir beraten Sie gern rund um die Themen Einspeisemanagement, Photovoltaikanwendungen und Überspannungsschutz für PV-Aufdachanlagen.
Die Energie aus Windkraftanlagen lässt sich direkt ohne Wandlungsverluste in ein Gleichstromnetz einspeisen. Finden Sie hier unsere Lösungen rund um Windenergieanlagen, modulare Zustandsüberwachung und Blitzstrommessung.
Als Hersteller für DC-Ladetechnik liefert Phoenix Contact Komponenten für die Entwicklung und den Aufbau von DC-Ladestationen für E-Autos. Informieren Sie sich jetzt rund um DC-Ladekabel, DC-Ladesteuerungen und DC-Leistungselektronik.
Energieüberschüsse aus Solar und Windkraftanlagen lassen sich effizient nutzen durch Elektrolyse zur Produktion von Treibstoffen (Power-to-Fuel), Wasserstoff und Methan (Power-to-Gas), Ammoniak und Methanol (Power-to-Liquid) oder anderen Chemikalien. Diese Stoffe wiederum werden zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt und nehmen so die Rolle eines Energiespeichers ein. Informieren Sie sich jetzt über Komponenten zur Überwachung, Automatisierung und Digitalisierung der Elektrolyse.
Die Bremsenergie von Montagerobotern in der Automobilindustrie bietet große Potenziale zur Energieeinsparung durch gleichstrombasierte Microgrids. Schon jetzt bieten wir viele innovative Systemlösungen und Komponenten rund um die Automobilindustrie.
Gleichstrommotoren im Maschinenbau eignen sich ideal zur Einbindung in ein DC-Netz. Schon jetzt bieten wir viele Produkte und Dienstleistungen aus dem Bereich Maschinenbau an und beraten Sie gern zu unseren Lösungen.
Großspeicher werden zur Netzunterstützung eingesetzt. Durch die Einbindung von Energiespeichern werden zudem Spitzenlasten reduziert und das öffentliche Versorgungsnetz entlastet. Wir zeigen Ihnen innovative Verbindungstechnik für Energiespeicherlösungen.
Steigerung der Energieeffizienz, dank Energierückgewinnung, wandlungsfreier Nutzung regenerativer Energien und Energiespeichern
Ressourcenoptimierung durch bis zu 55 % weniger Kupferverbrauch, reduzierte Gerätekosten und geringeren Platzbedarf
Vermeidung von Produktionsstillständen aufgrund von Ausfällen im Versorgungsnetz
Basis für intelligente Steuerung von Energieflüssen
FAQ: Gleichstrom-Technologie
Insbesondere der industrielle Sektor sucht nach geeigneten Lösungen zur Umsetzung von Klimazielen. In Zeiten des Klimawandels beschäftigt sich die Welt mit steigenden Energiekosten, knappen Ressourcen und einem zunehmenden Energiebedarf. Ein Lösungsansatz ist dabei die Umstellung von einem Wechselstromnetz auf ein Gleichstromnetz in der Fabrik. Regenerative Energieerzeugung, Energiespeicherung und Energierückgewinnung sind Stichworte der Klimawende, die in einem DC-Microgrid umgesetzt werden. Damit werden Energieverbräuche verringert und Spitzenlasten reduziert (Peak-Shaving). Dies entlastet und stabilisiert das Versorgungsnetz. Die Auslegung eines Gleichstromnetzes in der Industrie ist ein Ansatz für eine nachhaltige industrielle Produktion in der Zukunft.
In einem gleichstrombasierten Microgrid entsteht elektrischer Strom durch die effiziente Integration von erneuerbaren Energien, die CO₂-neutral produziert werden. Diese Energie wird in einem Gleichstromnetz von elektrischen Verbrauchern direkt genutzt, ohne eine weitere Wandlung von DC auf AC. Hierdurch lassen sich Wandlungsverluste einsparen, die dadurch den Energieverbrauch senken. Hinzu kommt die Möglichkeit, die komplette Bremsenergie von Hubprozessen zu nutzen. Die sonst in Wärme verlorengegangene Energie wird nun als elektrische Energie zurück ins DC-Netz eingespeist. Energiespeicher sammeln Überschüsse an DC-Strom für eine spätere Nutzung.
Eine Kombination aus nachhaltiger Energieerzeugung, Energierückgewinnung und Energiespeicherung sorgt für mehr Nachhaltigkeit in der Fabrik.
Durch den Einsatz eines Gleichstromnetzes entstehen, neben Einsparungen im Energieverbrauch, auch Potenziale im Bereich Material- und Platzeinsparung. Bezogen auf die Energieeffizienz lassen sich typischerweise Energieverluste um 2 - 4 % senken durch den Verzicht von DC-AC-Wandlungen. Ergänzend dazu führt der Einsatz eines geeigneten Energiespeichers zu einer Reduzierung der Einspeiseleistung von bis zu 80 %. Die komplette Nutzung der Bremsenergie ermöglicht außerdem 15 - 20 % mehr Energieeinsparung, je nach Applikation.
Der Kupfereinsatz in einer Gleichstromapplikation kann sich um bis zu 55 % verringern, bei gleicher Leistung. In Zeiten von knappen Ressourcen ist dies signifikant. Gleichstromgeräte sind in ihrer Bauform außerdem deutlich kleiner als AC-Geräte. Der verringerte Materialverbrauch spart weiteren Platz.
Die Wandlung von Gleichstrom auf Wechselstrom oder Gleichspannung auf Wechselspannung bringt Verluste mit sich, da Energie für eine Wandlung notwendig ist. Damit steigt der Energieverbrauch, worunter die Energieeffizienz leidet. Zudem sind DC-AC-Wandler notwendig, die entsprechenden Platz in der Applikation benötigen, der bei Verzicht auf eine Umwandlung eingespart wird.
Die direkte Nutzung von Gleichstrom zu Verbrauchern löst die bisherigen DC-AC-DC-Umwandlungen ab. Dadurch steigt die Energieeffizienz, da ein reines DC-Netz typischerweise 2 - 4 % Energie einspart im Vergleich zu einem AC-Netz. Weitere Einsparungen sind durch die Nutzung von Bremsenergie und die direkte Speicherung des Gleichstroms möglich.
Bei Gleichstromanwendungen kann ein Lichtbogen zu Schäden an Kontakten und Gehäuseteilen führen und im schlimmsten Fall auch eine Gefahr für die Anwendenden darstellen. Dieser Umstand erfordert einen neuen Ansatz bei der Entwicklung von Steckverbindern. In Forschungsprojekten wurden von Phoenix Contact verschiedene Technologien für DC-Steckverbinder entwickelt. Mit Löschtechniken in Steckverbindern wurden nun innovative Ansätze gefunden, die die Bedienenden vor den Gefahren des Trennlichtbogens schützen.
Wir vertrauen auf Gleichstromnetze
Phoenix Contact ist kompetenter Partner für den Einsatz von DC-Grids in der Industrie
Als einer von 39 Partnern aus Industrie und Forschung sind auch wir Teil des Forschungsprojekts DC-INDUSTRIE 2 des ZVEI, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird. Mit Hinblick auf die notwendige Energiewende in der industriellen Produktion und die damit verbundene maximale Nutzung erneuerbarer Energien hat sich das Projekt die sichere und robuste Energieversorgung von Produktionsanlagen mit Gleichstrom zum Ziel gesetzt. Phoenix Contact engagiert sich dort im Rahmen nationaler und internationaler Gremien und Arbeitskreise und forscht intensiv an der Nutzung industrieller Gleichstromnetze in der Fabrikautomation mit dem Fokus auf zukunftsfähige Elektroinstallation.
Von der Theorie in die Praxis
Phoenix Contact geht aber noch weiter, denn Forschung allein reicht uns nicht. Als Innovationsführer und Experte für Elektroinstallation wollen wir den ersten Schritt machen, selbst dabei sein, Erfahrungen sammeln und Probleme lösen.
Deshalb entsteht aktuell ein neues Gebäude auf unserem Campus, das über ein eigenes DC-Grid verfügen wird. Über Photovoltaikanlagen versorgt der dort erzeugte Strom u. a. auch Teile des hauseigenen Maschinenbaus direkt mit Energie. Natürlich setzen wir dabei auf unsere eigenen Produkte und entwickeln im Rahmen dessen weitere gleichstromfähige Komponenten.
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