Wann kommt die Wende hin zum Gleichstrom?
Der Strombedarf für Industrie, Haushalte und Verkehr wird durch die zunehmende Elektrifizierung in den kommenden Jahren weiter ansteigen. Gleichzeitig klettern die Energiekosten in die Höhe. Wird Strom also bald zum „Luxusgut“? Wie kann die Verfügbarkeit von Strom erhöht werden? Die konsequente Umstellung auf Gleichstrom wäre dafür eine Option.
Wenn die Quelle für die Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien wie Photovoltaikanlagen kommt, ist die Nutzung von Gleichstrom besonders effizient. Diese produzieren nämlich Gleichstrom (DC), der über Wechselrichter erst einmal in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden muss. Wenn aber der Endverbraucher ebenfalls wieder ein digitales Gerät wie Laptop, Smartphone, eine LED-Leuchte oder der Ladepunkt für Elektrofahrzeuge ist, muss doppelt umgewandelt werden, denn diese Endverbraucher funktionieren nur mit Gleichstrom (DC). Dadurch entstehen Wandlungsverluste.
Auch intelligente Produktionseinheiten (z.B. drehzahlgeregelte Antriebe oder Roboter) in einer Fabrik enthalten oft einen internen DC-Zwischenkreis, für den mit einer DC-Versorgung eine Wandlungsstufe entfällt. Experten gehen davon aus, dass mit dem konsequenten Einsatz von Gleichstrom in der Industrie nicht nur eine einfachere Integration erneuerbarer Energiequellen möglich ist, sondern Umwandlungsverluste zwischen AC und DC je nach Anwendungsfall im einstelligen Prozentbereich vermieden werden können.
Darüber hinaus bietet die Verwendung von DC weitere Vorteile in der Energieeffizienz. Weniger Wandlungsschritte und weniger Adern bei oft verringerten Leiterquerschnitten führen auch zu Materialeinsparungen sowie einer erhöhten Ressourceneffizienz gegenüber AC. Damit nimmt Gleichstrom künftig in der industriellen Stromversorgung eine Schlüsselrolle ein.
„Eine nachhaltige Energieeffizienz und der schnelle Umstieg auf erneuerbare Energien können nur erfolgreich gestaltet werden, wenn wir konsequent immer mehr auf Gleichstrom umstellen und Wandlungsverluste vermeiden. Wir brauchen eine Wende“, betont Dr. Karsten Fuchs, Ingenieur in der Abteilung Innovation and Advanced Technology bei der Lapp Holding SE. Daher hat sich das Unternehmen sehr frühzeitig mit dem Thema Gleichstrom beschäftigt und ist bei der Entwicklung von Kabeln und Leitungen für Niederspannungs-Gleichstromnetze für industrielle Anwendungen aktiv.
DC-Leitungen und weitere Komponenten für einen zuverlässigen Betrieb allein reichen aber nicht aus. Aktuelle Baustellen gibt es etwa in der Normung und Standardisierung der DC-Technik. Lapp war deshalb im Forschungsprojekt DC-Industrie2 geförderter Partner. Im Projekt haben es sich die Forschenden mit 40 Partnern zur Aufgabe gemacht, Konzepte für ein intelligentes DC-Versorgungssystem zu entwickeln und zu erproben.
Lapp ist außerdem seit Herbst 2022 Gründungsmitglied der Open Direct Current Alliance (ODCA). Dabei handelt es sich um ein Bündnis von Unternehmen, Forschungseinrichtungen und des ZVEI mit dem Ziel der DC-Technologie neue Dynamik zu verleihen.
Die ODCA ist folglich die internationale und praxisnahe Fortführung der deutschen Gleichstromforschungsprojekte DC-Industrie und DC-Industrie2, die seit 2016 mit über 40 Partnern aus Industrie und Forschung daran arbeiten, die Energiewende in der industriellen Produktion umzusetzen. Darüber hinaus findet ein enger Schulterschluss mit der Current/OS foundation statt.
„Die DC-Technologie wird die industrielle Produktion entscheidend verändern und in einzelnen Infrastrukturprojekten zukünftig Anwendung finden. Die Zeit ist reif für eine Wende“, appelliert Jürgen Beck, Produktmanager bei Lapp.
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