Mit Gleichstrom spart die Industrie Energie

Viele industrielle Prozesse benötigen Gleichstrom. Erfolgt die Energieversorgung über das öffentliche Stromnetz, muss der Wechselstrom in Gleichstrom gewandelt werden. Ein Gleichstrom-Netz für industrielle Nutzung würde die Umwandlung überflüssig machen, Energie sparen und somit zu geringeren CO2-Emissionen führen. // von Milena Klein

Der Gleichstromexperte und Industriemanager Dr. Hartwig Stammberger spricht in seinem Vortrag über die Energie-Einsparpotentiale durch Gleichstrom ein Thema an, das die Industrie noch grüner machen könnte. In der Industrie gebe es erhebliche Energieeinsparpotenziale durch den Einsatz von Gleichstrom oder auch „direct current“ aus dem Englischen, abgekürzt DC. „DC ist da, nicht in der täglichen Anwendung in der Steckdose, aber bei vielen Anwendungen“, sagt der Experte. So würden beispielsweise auch die deutschen Automobilhersteller DC als Standard fordern.

Projekte DC-Industrie bereiten den Weg 

Den Weg zum Aufbau einer DC-Versorgung für die Industrie bereiten die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekt DC-Industrie. Das erste Projekt DC-Industrie wurde 2016 ins Leben gerufen und 2019 beendet. Darauf folgte DC-Industrie2, das 2023 erfolgreich beendet wurde. Stammberger, Koordinator von DC-Industries2, geht auf die Ziele des Projekts ein: die nachhaltige Energieversorgung der Industrie, die maximale Nutzung von erneuerbarer Energie und Pilotprojekte mit Partnern. Beispiele dieser Pilotprojekte waren die die Gleichstromversorgung einer Produktionshalle, die Anbindung an das übergeordnete Versorgungsnetz sowie die maximale Nutzung erneuerbarer Energiequellen. 

Große Motivation für die Umstellung auf DC

Die Motivation zur Umrüstung des herkömmlichen Wechselstromnetzes auf ein Gleichstromnetz für die Industrie ist für Stammberger groß: Der globale Temperaturanstieg sei unübersehbar: „Die letzten acht Jahre waren die wärmsten seit Beginn der Messung.“ Der Bericht des Weltklimarates IPCC 2023, der bereits mehrfach in der Ringvorlesung angesprochen wurde, ließe keinen Zweifel am Klimawandel und dass Maßnahmen dringend seien. „Die gute Nachricht ist, dass wir die Mittel haben gegenzusteuern“, sagt Stammberger.

Erneuerbare Energien vereinfachen die Umstellung

Die Umrüstung von Wechsel- auf Gleichstrom würde vom Ausbau der erneuerbaren Energien profitieren. Dies liegt daran, dass erneuerbare Energiequellen wie Solar- oder Windkraft Gleichstrom erzeugen, der bei der Einspeisung in das Wechselstromnetz umgewandelt werden muss. Im Vergleich zu Wechselstrom bietet Gleichstrom zudem eine bessere Verbindung und vereinfachte Integration verschiedener Komponenten. Ein wichtiges Thema bei der Nutzung von Gleichstrom sei die Spannung. Die Gleichspannung im Netz muss im grünen Bereich gehalten werden, um eine sichere und effiziente Stromversorgung zu gewährleisten.

Zusammenarbeit für gemeinsame Ziele

DC-Industrie kooperiert mit namhaften Unternehmen wie beispielsweise Audi, BMW, Daimler und KUKA aber auch mit Hochschulen wie der TH Braunschweig. DC-Industrie hat verschiedene Modelle entwickelt, um die Vorteile von Gleichstrom in der Industrie umzusetzen. Stammberger stellt einige Modellanlagen aus dem ersten Projekt vor und betont: „Die Geräte aller Partner arbeiten bei uns zusammen.“ So erreichten sie gemeinsam eine Reduktion um 80 Prozent der Einspeiseleistung in einer Anlage. Dann zeigt er die Anlagen des DC-Industrie2-Projektes und erläuterte die Fortschritte.

Gleichstrom: Vorteile überwiegen

Die Modellanlagen haben gezeigt: DC ist energieeffizienter. „Ich brauche viele Wandlungsstufen nicht mehr“, erklärt Stammberger. Es bestehe die Möglichkeit, erneuerbare Energiequellen direkt einzusetzen. Die Umstellung auf Gleichstrom schont Ressourcen, denn es wird weniger Kupfer gebraucht, was wiederum zu geringeren Leistungsverlusten führt. Dadurch kann man sowohl Gerätekosten als auch Platz im Feld einsparen. Besonders wichtig sei, dass die Netz-Stabilität höher sei. Deshalb komme es zu weniger Produktionsausfällen infolge von Störungen. Einziger Nachteil sei es, dass DC-Stromfluss schwer zu unterbrechen und Schutzmaßnahmen aufwändig seien. Das spreche dafür, ein Wechselstromnetz für Alltagsanwendungen beizubehalten.

Viele Projekte führen zum Ziel

Zu verschiedenen Projekten und möglichen Gefahren von DC hatten auch Studierende im Vorfeld des Vortrags recherchiert. In der Diskussion, die sich an den Vortrag anschließt, stellt ein Student die Frage: „Worauf muss geachtet werden, wenn in der Industrie von AC auf DC umgestellt wird?“ Stammberger betont, dass die Sicherheit besonders berücksichtigt werden müsse. Es würde sich aber lohnen, weiterhin an Praxisprojekten zu arbeiten, um langfristig die Umstellung auf DC zu erreichen.

 

Interessante Links:

• https://www.europarl.europa.eu/news/de/headlines/society/20221128STO58002/energieeinsparung-eu-massnahmen-zur-reduzierung-des-energieverbrauchs
  EU-Maßnahmen zur Energie-Einsparung: Artikel des EU-Parlaments, dass über die Maßnahmen zur Energieeinsparung informiert. Energieeinsparungen werden als Schlüssel im Kampf gegen den Klimawandel gesehen.
• https://www.ihk.de/berlin/produktmarken/energiekrise/energie-sparen-5642496
  Die Industrie- und Handelskammer Berlin gibt Unternehmen Tipps zur Einsparung von Energie. Die Maßnahmen werden in drei Kategorien aufgeteilt: Energiesparen durch Verhaltensänderungen, einfach umsetzbare Maßnahmen und organisatorische Maßnahmen.
• https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/energiesparen/energieeinsparpotenziale
  Das Umweltbundesamt erklärt Energieeinsparpotenziale. Dabei werden Fragen beantwortet, wie effizient wir Energie nutzen und wie viel Energie wir verbrauchen.
• https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Publikationen/Energie/energieeffizienz-in-unternehmen.pdf?__blob=publicationFile&v=8
  Im Online-Dossier des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie geht es um Energie- und Ressourceneffizienz in Unternehmen. Ziel ist es zu erklären, wie man durch Energieeffizienz Geld sparen kann.
• https://dc-industrie.zvei.org/
  Das Projekt DC-Industrie wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz unterstützt. Das Ziel ist es Unternehmen bei der Entwicklung innovativer Technologien zu unterstützen. Besonderer Wert wird auf die Gleichstromversorgung gelegt.