Gleichstrom in der Produktion lohnt sich Im bayerischen Dingolfing zeigt eine Versuchsanlage, wie Gleichstromtechnologie auch in der Automobilproduktion erfolgreich eingesetzt werden kann.
Herausforderung Mit Gleichstromnetzen zur Energiewende in der Produktion
Wachsende Ansprüche an Nachhaltigkeit, C0₂-Neutralität und den schonenden Umgang mit Ressourcen rücken eine Energiewende in der Produktion immer mehr in den Fokus. Insbesondere in der Automobilindustrie gibt es viele Produktionsschritte, die einen hohen Energiebedarf erfordern.
Eine Möglichkeit erneuerbare Energien effizient zu nutzen sowie Energie- und Materialressourcen bestmöglich zu schonen bietet die Gleichstromtechnologie.
In der Industrie arbeiten viele Verbraucher durch Frequenzumrichter an einem Gleichspannungs-Zwischenkreis. Bei all diesen Verbrauchern wird in einem DC-Netz auf die verlustbehaftete AC/DC-Wandlung verzichtet. Außerdem lassen sich erneuerbare Energien wie Photovoltaik und Speichersysteme deutlich effizienter in ein Gleichstromnetz einbinden. Die Energierückgewinnung von Bremsenergie über Rekuperation ist ein weiterer Aspekt, der Gleichstromnetze für die industrielle Produktion interessant macht.
So entstand bei der BMW Group früh der Gedanke, ein Gleichstromnetz zu etablieren.
Auch wenn der Ansatz einer Gleichstromversorgung nicht grundlegend neu ist, gibt es bei der Umsetzung eines industriellen DC-Netzes im Produktionsumfeld einige technische Hürden und Besonderheiten zu meistern.
Durch langjährige kooperative Zusammenarbeit steht Phoenix Contact dem Projektteam von BMW mit Produkten und Lösungen für die Planungs- und Projektierungsarbeiten zur Seite.
Lösung Wie ein Gleichstromnetz in der Automobilindustrie aussehen kann
Um den Einsatz von Gleichstrom in einer Produktionszelle im BMW Group Werk in Dingolfing zu erforschen, fiel dafür 2016 der Startschuss. Genauso wie die BMW Group ist auch Phoenix Contact Mitglied der Open Direct Current Alliance (ODCA) und engagiert sich schon seit Jahren für die Etablierung der Gleichstromtechnik. Dank des vorhandenen Lösungsportfolios konnte Phoenix Contact beim Aufbau des DC-Netzes also schnell unterstützen.
Leistungsstarke 19"-Module
Um eine Gleichstrominfrastruktur in einer Produktionsumgebung aufzubauen, muss zunächst das öffentliche AC-Netz in ein DC-Netz umgewandelt werden. Mit den leistungsstarken Stromversorgungen für die Rack-Montage von Phoenix Contact gelingt das problemlos.
Die Module lassen sich zu einer Gesamtleistung von bis zu 1,5 MW zusammenschalten und sorgen so für eine hohe Flexibilität. Das Einsatzspektrum der Module ist darüber hinaus jedoch noch weitaus größer. Die Geräte im 19"-Format können die verschiedenen DC-Teilnetze wie z. B. die PV-Anlage, die Beleuchtung oder die DC-Ladeinfrastruktur an den übergeordneten DC-Bus anbinden. Durch den weiten Ausgangsspannungsbereich von 30 bis 1000 V DC ist es zudem möglich, das gesamte DC-Netz langsam hochzufahren. Die Leistungsparameter der Module sind über die PLCnext-Plattform von Phoenix Contact einfach zu parametrieren. Dadurch können in Zukunft die einzelnen DC-Sektoren netzdienlich miteinander gekoppelt werden.
Stromversorgungen für DC-Netze
Wird in einem DC-Netz eine 24-V-DC-Hilfsversorgungsspannung benötigt, können die DIN-Rail-Stromversorgungen QUINT POWER eingesetzt werden. Sie überzeugen durch einen weiten DC-Eingangsbereich, der sich von 450 bis 900 V DC erstreckt. In der Leistungsklasse von 240 bis 960 W lassen sich die individuellen Lasten versorgen. Das Schalten und das Schützen sowie das Vorladen von DC-Sektoren an einer bestehenden DC-Infrastruktur sind technische Herausforderungen, für die Phoenix Contact heute schon die richtige Antwort hat.
Multifunktionale DC-Leistungsschalter
Auch für das Schalten und Schützen sowie das Vorladen von DC-Sektoren an einer bestehenden DC-Infrastruktur sind technische Herausforderungen, für die Phoenix Contact heute schon die richtige Antwort hat. Der DC-Leistungsschalter CONTACTRON ELR HDC ist genau für diese Anwendungen entwickelt worden. Um insbesondere kapazitive Lasten auf eine gemeinsame Spannung zu heben und so Strom- und Spannungsspitzen während des Schaltvorgangs zu verhindern, verfügt er über eine Vorladefunktion. Weiterhin überwacht das Gerät Spannung und Strom während des Betriebs und verfügt im Fall von Überstrom über eine dreistufige Abschaltfunktion, bis hin zu sehr schnellen Abschaltzeiten bei Kurzschluss. Die Bedienenden können die wesentlichen Parameter bequem per USB-Schnittstelle einstellen. Außerdem bietet der Schalter Netzwerkfähigkeit mit einer IO-Link-Schnittstelle.
Sichere DC-Steckverbinder
Ein entscheidender Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom ist der Lichtbogen bei Trennvorgängen unter Last. Bei Wechselstromanwendungen oszillieren Strom und Spannung. Es kommt somit 100-mal in der Sekunde zu Nulldurchgängen mit Polumkehr. In Gleichstromanwendungen ist dies nicht der Fall, sodass ein möglicher Lichtbogen nicht automatisch gelöscht wird. In dieser Netzform sind die Schäden an Kontakten und Gehäusen größer und es besteht ein größeres Risiko für die Bedienenden. Der ArcZero-Stecker ist der einzige Stecker seiner Art, der den Gleichstrom-Lichtbogen aktiv löscht. Er arbeitet mit einer aktiven intelligenten elektronischen Steuerung, was für eine hohe Anzahl Steckzyklen sorgt. Durch diesen einzigartigen technologischen Ansatz ist das häufige und sichere Stecken und Ziehen unter Last ohne Lichtbogen in Gleichstromnetzen möglich geworden.
Die Lösungen von Phoenix Contact sind auch im BMW Group Werk in Dingolfing im Einsatz. Damit leisten wir Pionierarbeit für den Durchbruch von DC-Netzen.
Vorteile von DC-Netzen in der Produktion Warum sich Gleichstrom in der Fertigung lohnt
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Deutlich gesteigerte Energieeffizienz im Vergleich zu Wechselstromanlagen
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Ausnutzung der Rekuperationsenergie innerhalb der Robotertestzellen reduziert den Energieverbrauch
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Rohstoffeinsparung durch geringeren Leitungsquerschnitt und weniger Leitungen
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Lassen Sie uns gemeinsam durch den Ausbau von Gleichstromnetzen eine nachhaltigere Zukunft gestalten
