Gleichstromnetze in der Industrie Die zukunftsweisende Gleichstromtechnologie bei Phoenix Contact ermöglicht eine nachhaltige und regenerative Energieeinspeisung, -speicherung und -verteilung. Entdecken Sie unsere Gleichstromlösungen für sichere DC-Microgrid-Anwendungen.

Mitarbeitende in einer Produktionshalle mit schematischer Darstellung eines Gleichstromnetzes

Innovative 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.

Nachhaltigkeit beginnt bereits mit dem richtigen Einsatz von DC-Technologie.

Dr. Christian Helmig, Vice President Field Device Connectors und Dr. Martin Wetter, Executive Vice President Innovation - Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Vice Presidenten Phoenix Contact: Dr. Martin Wetter und Dr. Christian Helmig
Ingenieurin in einer Produktionshalle für Automobile

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.

Mitarbeitende im Maschinenbau bei Phoenix Contact

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

Interaktive Image-Map: Blick in eine Produktionshalle mit Gleichstromnetz mit Robotern und Maschinen
Solarenergie
Photovoltaikanlagen sind wichtige Erzeuger erneuerbarer Energien und können in einem DC-Netz effizient eingebunden werden. Wir beraten Sie gern rund um die Themen Einspeisemanagement, Photovoltaikanwendungen und Überspannungsschutz für PV-Aufdachanlagen.
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Solarenergie
Windenergie
Die Energie aus Windenergieanlagen lässt sich direkt ohne Wandlungsverluste in ein Gleichstromnetz einspeisen. Finden Sie hier unsere Lösungen rund um Windenergieanlagen, modulare Zustandsüberwachung und Blitzstrommessung.
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Windenergie
Ladeinfrastruktur
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.
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Ladeinfrastruktur
Power-to-X
Energieüberschüsse aus Solar und Windenergieanlagen 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.
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Power-to-X
Automobilfertigung
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.
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Automobilfertigung
Maschinenbau
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.
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Maschinenbau
Energiespeichersysteme
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.
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Energiespeichersysteme

Vorteile eines DC-Netzes​

  • 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: Gleichstromtechnologie

Mitarbeitende neben einer Solaranlage
Blick von oben in eine Produktionshalle für Automobile
Mitarbeiter mit Tablet auf dem Energiedaten angezeigt werden
Trafostation
Ein Mitarbeiter arbeitet an einem Schaltschrank
Mitarbeitende neben einer Solaranlage

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.

Blick von oben in eine Produktionshalle für Automobile

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.

Mitarbeiter mit Tablet auf dem Energiedaten angezeigt werden

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.

Trafostation

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.

Ein Mitarbeiter arbeitet an einem Schaltschrank

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.

Logo der ODCA

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 waren auch wir Teil des Forschungsprojekts DC-INDUSTRIE 2 des ZVEI, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wurde.
Auch im direkten Nachfolgeprojekt, der ODCA (Open Direct Current Alliance) ist Phoenix Contact natürlich dabei. Mit Hinblick auf die notwendige Energiewende in der industriellen Produktion und die damit verbundene maximale Nutzung erneuerbarer Energien hat sich die Arbeitsgemeinschaft die sichere und robuste Energieversorgung von Produktionsanlagen mit Gleichstrom zum Ziel gesetzt.
Phoenix Contact engagiert sich dort im Rahmen nationaler und internationaler Arbeitskreise und forscht intensiv an der Nutzung industrieller Gleichstromnetze im Umfeld der Fabrikautomation mit dem Fokus auf zukunftsfähige Elektroinstallation.

Mitarbeitende bei der Planung eines Gebäudes mit DC-Netz

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.