Dingolfing.  Die Industrieroboter bewegen sich auf programmierten Bahnen und fügen einzelne Komponenten zu einem Fahrzeugteil zusammen. Auf den ersten Blick sieht man der Karosseriebau-Anlage im BMW Group Werk Dingolfing nicht an, welche Innovation in ihr steckt. Denn die neuartige Lösung betrifft die Energieversorgung der Produktionsanlage: Statt mit Wechselstrom (AC) wird sie mit Gleichstrom (DC) betrieben. Seit 01. Oktober 2019 ist die Anlage Bestandteil von DC-INDUSTRIE2, eines der größten Verbundforschungsprojekte Deutschlands, in dem die Potenziale der Gleichstromtechnik für industrielle Produktionsanlagen untersucht werden (www.dc-industrie.de). 

Zum Forschungskonsortium gehören neben der BMW Group noch 33 weitere Industriepartner, fünf Forschungsinstitute sowie der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI). Die Dingolfinger Modellanlage ist eine von vier Anwendungspiloten, an denen die DC-Technologie in der Praxis getestet wird. Das Ziel: standardisierte energieeffiziente Lösungen für künftige Industrieanlagen finden. Das Projekt läuft bis zum Jahr 2022 und wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. 

Nachhaltiger Energieeinsatz dank Gleichstrom 

„Unsere Roboter arbeiten bereits sehr energieeffizient. Mit der Umstellung auf Gleichstrom könnten die Produktionsanlagen künftig jedoch noch nutzbringender betrieben werden. Erste Ergebnisse an Modellanlagen wie der unseren lassen vermuten, dass Energieeinsparungen bis zu 20 Prozent durchaus realistisch sind“, erklärt der Projektleiter im BMW Group Werk Dingolfing Michael Schreck. Das liegt zum einen daran, dass durch ein werksinternes, intelligent gesteuertes Gleichspannungsnetz Wandlungsverluste wegfallen. Statt vieler dezentraler Energiewandlungen von Wechsel- zu Gleichspannung an jedem Gerät gibt es dann nur noch eine zentrale Energiewandlung, über die alle Anlagen bzw. Elektromotoren versorgt werden. Zum anderen kann die bislang ungenutzte Bremsenergie der Anlagenmotoren in einem DC-Netz ohne zusätzlichen Aufwand in den Stromkreislauf zurückgeführt und genutzt werden. „Das funktioniert ähnlich wie beim Elektroauto. Da unsere Roboter viele Stop-and-Go-Bewegungen ausführen, bietet gerade die Bremsrekuperation ein hohes Energieeinsparpotenzial“, sagt Michael Schreck. Außerdem geht die Gleichstromtechnik mit einem geringeren Geräte- und Materialaufwand einher. „In einem Gleichspannungsnetz fallen zum Beispiel Filterkreisanlagen zur Netzstabilisierung weg. Außerdem sind statt der fünfadrigen Kabel für Wechselstrom nur dreiadrige Leitungen nötig. Das spart bis zu 40 Prozent Kupfer ein“, so Schreck.  

Schlüsseltechnologie der Energiewende 

Industrielle Gleichstromnetze gelten darüber hinaus als Schlüsseltechnologie der Energiewende. Denn in einem DC-Netz lassen sich erneuerbare Energien, etwa aus Photovoltaik oder Windkraft, aber auch Energiespeicher sehr einfach einbinden, da diese Gleichspannung erzeugen. Die Dingolfinger Gleichstrom-Testanlage soll daher künftig um eine Solarstromanlage an der Produktionshalle erweitert werden. Aktuell sind vier Second-Life-Batterien, die zuvor in BMW i3 Fahrzeugen verwendet wurden, ins System integriert. Die darin zwischengespeicherte überschüssige Energie aus Produktionspausen oder Rekuperation puffert Schwankungen im Netz ab. 

Smarte, fabrikinterne DC-Netze mit integrierten Speichern nutzen Energie also effizienter und sichern eine ausfallfreie Energieversorgung der Produktion. Der Umstieg auf Gleichstrom innerhalb der Industrie trägt darüber hinaus zur allgemeinen Netzstabilität bei, wenn im Strommix künftig verstärkt erneuerbare Energie aus Solar- und Windstrom enthalten sein wird.