Die Notwendigkeit, den Weg zu einer Gleichstromversorgung der Industrie einzuschlagen, beruht im Wesentlichen auf zwei Gegebenheiten: Einmal bedingt der fortschreitende Klimawandel dringende Effizienzanstrengungen hin zu einer CO2-neutralen Produktion. Ferner müssen die zunehmend dezentral vorhandenen, auf regenerativen Quellen basierenden Energieerzeuger in das Versorgungsnetz einer Fabrik integriert werden. Im öffentlichen AC-Netz kam es in der Vergangenheit immer wieder zu Spannungseinbrüchen und kurzzeitigen Stromausfällen. Gepaart mit Energiespeichern, so das an den Projekten maßgeblich beteiligte Fraunhofer IPA, entstehe mithilfe der DC-Technologie eine temporäre und partielle Entkopplung vom Versorgungsnetz, sodass Störungen durch die Schwankungen der volatilen Energieerzeugung sowie Qualitätsverluste des öffentlichen Netzes nicht die Produktion belasten.
Das von den Projektpartnern entwickelte DC-Smart-Grid gewährleistet die Integration beliebiger Erzeuger, Speicher und Verbraucher in das Versorgungsnetz einer Fabrik. Wandlungsverluste werden durch die Nutzung von Gleichstrom reduziert, der direkte Energieaustausch der Teilnehmer innerhalb des Netzes ermöglicht. Hinzu kommt, dass der Installationsaufwand eines DC-Netzes im Vergleich zu einem AC-Netz deutlich geringer und daher kostengünstiger ist.
Wichtig war es, eine gemeinsame Sprache zwischen Komponentenherstellern, industriellen Netzbetreibern und Dienstleistern zu implementieren, um die Offenheit des Systemkonzepts sicherzustellen. Dass dies gelungen ist, dafür stehen eine Reihe von Modellanwendungen und die weltweit erste von der Firma Schaltbau in Velden bei Landshut realisierte Gleichstromfabrik, die sogenannte Next Factory. Das Fraunhofer IPA weist zudem darauf hin, dass eine Umrüstung von Wechsel- auf Gleichstrom unter gewissen Voraussetzungen (Integration von Energiespeichersystemen, Rückgewinnung von Bewegungsenergie) auch für bereits existierende Produktionshallen lohnend sein kann. Das Forschungsinstitut hat eine Methode entwickelt und umfassend getestet, die die Umrüstung bestehender Maschinen auf Gleichstrombetrieb ermöglicht. Seit dem Frühjahr 2023 wird das Systemkonzept unter Leitung der ODCA weiterentwickelt und global vorangetrieben. Die Pläne umfassen die Ausdehnung auf andere Länder und Sektoren, darunter Privathaushalte und den Einzelhandel. Außerdem wird weiter an Normen und Standards gearbeitet, um die flächendeckende Implementierung dieser Technologie zu unterstützen. (jwz)
