Zur Einbindung in das DConnect Microgrid bietet Wittmann in einem ersten Schritt Spritzgießmaschinen der EcoPower Baureihe sowie Linearroboter vom Typ WX in DC-Ausführung an. Kontinuierlich werden weitere Maschinenmodelle und Peripheriegeräte für die Einbindung in Gleichstromnetze entwickelt. Neu stellte Wittmann auf seinen Competence Days im Juni 2024 beispielsweise DC-Temperiergeräte vor. Um diese sicher betreiben zu können, musste auch die Ver-bindungstechnik angepasst werden. Gezielt für diese Anwendung wurde von der Harting Technologiegruppe ein Prototyp für einen elektrisch verriegelbaren Steckverbinder entwickelt. Im Betrieb schützt dieser sowohl die Anlage als auch die Mitarbeiter vor unbeabsichtigtem Ziehen und den damit verbundenen Lichtbögen. Durch die integrierte Signalanzeige ist jederzeit ersichtlich, ob am Steckverbinder Spannung anliegt oder nicht.
Die vollelektrischen EcoPower Maschinen, die mit hochdynamischen Servomotoren zum Antrieb der Hauptbewegungen ausgerüstet sind, eignen sich ganz besonders für den Einsatz im DC-Netz. Sie sind mit dem patentierten KERS - Kinetic Energy Recovery System - ausgestattet, das bei Bremsvorgängen Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt. Im klassischen AC-Betrieb lässt sich diese Strom-menge nur innerhalb der Maschine, zum Beispiel für die Zylinderheizung, nutzen. Integriert in ein DC-Netz, kann die zurückgewonnene Energie auch ins DC-Netz zurückgespeist werden, um sie auch anderen Abnehmern zur Verfügung zu stellen oder in der Batterie zu speichern.
Auch der Wittmann Roboter in DC-Ausführung, der direkt über den Gleichspannungszwischenkreis der EcoPower Maschine versorgt wird, speist beim Abbremsen überschüssige Energie zurück in den Zwischenkreis.
Die auf den zuletzt stattgefundenen Messen präsentierte Produktionszelle mit einer EcoPower B8X 180/750+ Spritzgießmaschine produzierte mit der installierten Salzspeicherkapazität von 45 kWh über den gesamten Messetag von acht Stunden un-terbrechungsfrei, ohne dass zwischendurch auf das AC-Netz umgeschaltet werden musste.
Energiebedarf um bis zu 15 Prozent reduzieren
Die ersten Praxistests zeigen, dass allein durch die Reduktion von Wandlungsverlusten der Energiebedarf einer direkt mit DC versorgten Produktionszelle um bis zu 15 Prozent sinkt.
Dabei geht es bei allen Überlegungen zur Etablierung von DC-Netzen nicht um ein Entwederoder. Vielmehr werden sich Gleichstromnetze in immer mehr Bereichen parallel zur bestehenden Versorgung mit Wechselstrom etablieren. Sollte zum Beispiel an trüben Tagen mit weniger Sonneneinstrahlung der Batteriespeicher irgendwann erschöpft sein, schaltet das von Wittmann gemeinsam mit inesco entwickelte System automatisch auf AC-Versorgung um. Der Übergang ist in der Produktion nicht zu spüren, die Maschine wird kontinuierlich mit konstanter Leistung versorgt.
Auch auf lange Sicht ist es wahrscheinlich, dass AC- und DC-Netze parallel existieren werden. Dies bietet den Vorteil, dass für jede Anwendung individuell entschieden werden kann, welche Stromversorgung die größte Gesamteffizienz bietet.
Technische Herausforderungen sind gelöst
Wie schnell wird sich DC in der spritzgießverarbeitenden Industrie etablieren? - Diese Frage ist nicht leicht zu beantworten, hängt sie doch von vielen Faktoren ab. Zunächst geht es darum, die Möglichkeiten und Vorteile der DC-Technologie breiter zu kommunizieren, noch mehr Referenzanwendungen zu finden und Erfahrungen branchenübergreifend intensiver auszutauschen.
Die technischen Herausforderungen jedenfalls sind gelöst. Es sind industrietaugli-che Lösungen, Komponenten und Schutzmechanismen verfügbar. Was es darüber hinaus aber vor allem braucht, ist ein Mindchange. Die DC-Technologien muss in den Köpfen von Werksplanern, Architekten, Elektrikern und Energieberatern ankommen, um bei Neuinvestitionen von Beginn an evaluiert werden zu können.
Gefordert sind außerdem die Politik und die Branchenverbände. Angesichts der zentralen Bedeutung regenerativer Energien für die Energiewende, startete die deutsche Bundesregierung bereits 2016 ein erstes Verbundforschungsprojekt, aus dem 2022 die Arbeitsgemeinschaft Open DC Alliance (ODCA) im Verband der Elektro- und Digitalindustrie (ZVEI) hervorging. Viele namhafte, global agierende Unternehmen haben sich der ODCA angeschlossen, darunter auch inesco.
ROI unter Umständen schon in wenigen Sekunden
Bestehende Photovoltaikanlagen lassen sich für die direkte Nutzung der DC-Energie zwar umrüsten, der Austausch sämtlicher Wechselrichter durch DC-DC-Wandler ist jedoch mit einem sehr großen Aufwand verbunden. Am schnellsten rechnet sich der Aufbau und Betrieb eines DC-Microgrids bei der Installation einer neuen DC-gekoppelten Photovoltaik-Anlage. So lässt sich das Energie- und Lastenmanagement von Beginn an optimal auslegen.
Zu empfehlen ist außerdem, nicht allein die Spritzgießproduktionszellen, sondern auch die Peripherie und Teile der Infrastruktur, wie die Druckluftversorgung, die Beleuchtung und Klimatisierung, ins DC-Netz zu integrieren.
Den größten Einfluss auf den ROI nimmt jedoch die Stabilität der Stromversorgung am jeweiligen Standort. Kommt es regelmäßig zu Unterbrechungen der Stromver-sorgung und gibt es Begrenzungen der zur Verfügung gestellten Leistung, rechnet sich ein DC-Microgrid mit DC-gekoppeltem Batteriespeicher besonders schnell. Bei sehr kritischen Bauteilen kann sich die Investition in eine Energieversorgung mit Gleichstrom schon bei einem Blackout von wenigen Sekunden amortisieren.
