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Gleichstrom für die effiziente Fabrik von morgen

Wissen rund um das Thema DC und geeignete Kabel


Es steht eigentlich schon fest: Die energetische Versorgung von industriellen Produktionshallen wird zukünftig immer häufiger mit Gleichstrom realisiert werden. Durch die Abkehr von der bisherigen Wechselstromversorgung lassen sich eine höhere Energieeffizienz und viele weitere Vorteile bei immer mehr Anwendungen realisieren, die bereits intern auf Gleichspannungs-Zwischenkreise zurückgreifen. Dadurch kann auch der CO2-Ausstoß von Unternehmen gesenkt werden.


Welche Nutzen und Chancen verspricht ein Gleichstrom-Versorgungssystem?


Verschaffen Sie sich im nachfolgenden Text einen Überblick über die Ziele von mit Gleichstrom versorgten Fabriken. Kabel und Leitungen sind wesentliche Komponenten, wenn der Aufbau einer solchen Infrastruktur geplant wird. Das auf die Anforderungen der Industrie perfekt abgestimmte Portfolio an Gleichstromleitungen für den Niederspannungsbereich erhalten Sie selbstverständlich bei uns.

Whitepaper „Kabelquerschnitt bei Gleichstrom berechnen“

Unsere DC-Experten haben einen Ratgeber erstellt, der Sie bei der Berechnung und Auswahl des Querschnitts für Kabel und Leitungen in AC- und DC-Systemen unterstützen kann. Auch Sie fragen sich,

  • über welche Formeln sich der Leiterstrom für ein Gleichstromnetz berechnen lässt?
  • wie man den benötigten Leiterquerschnitt ermittelt?
  • wie Sie die erwartete Leitungslänge in Ihrer Kalkulation berücksichtigen?


Stillen Sie Ihren Wissensdurst und laden Sie sich unser ausführliches Whitepaper herunter.

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LAPP ist Gründungsmitglied in der ODCA


LAPP ist seit Jahren in Forschungsprojekten zum Thema Gleichstrom in der Industrie aktiv und im Jahr 2022 als Gründungsmitglied der neu formierten Allianz ODCA (Open Direct Current Alliance) beigetreten. Die ODCA gilt als Nachfolge-Projekt von DC-INDUSTRIE2. Die Vorteile einer Versorgung von industriellen Energienetzen mit Gleichstrom und die dafür notwendige internationale Standardisierung bestehender Konzepte steht jetzt im Mittelpunkt. Gleichstrom ist ein vielversprechender Hebel zur Unterstützung einer erfolgreichen Energiewende und damit eines wichtigen Beitrags für den Klima- und Ressourcenschutz.

Flyer: Gleichstrom

Industrielle Gleichstromversorgung für Produktionsanlagen - mit dem weltweit ersten DC-Leitungsportfolio von LAPP
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Berechnung und Auswahl des Querschnittes für Kabel und Leitungen in AC- und DC-Systemen
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Gegenüberstellung des Kupferquerschnittes und der Übertragungsverluste für Kabel und Leitungen in AC- und DC-Systemen
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Ziele eines industriellen Versorgungsnetzes mit Gleichstrom


Umsetzung der Energiewende und Reduktion der CO2-Emissionen

Der Gedanke, industrielle Produktionsanlagen auf Gleichstrom umzustellen, kommt nicht von ungefähr, sondern resultiert aus erfolgreich umgesetzten Gleichstromprojekten, beispielsweise DC-INDUSTRIE und DC-INDUSTRIE2, in denen Industrie und Forschung daran arbeiten, die Energiewende in der industriellen Produktion umzusetzen. Der Nachhaltigkeitsgedanke spielt dabei eine wesentliche Rolle. Denn der mit Abstand höchste Energieverbrauch in der industriellen Fertigung ist Elektromotoren und -antrieben zuzuschreiben. Könnte ihr Energiebedarf gesenkt oder ihr Wirkungsgrad gesteigert werden, hätte dies direkte Folgen auf die CO2-Emissionen eines Unternehmens.

Mehr Flexibilität und Versorgungsstabilität durch Einbindung erneuerbarer Energien

Vielversprechend sind Gleichstromnetze jedoch auch deshalb, weil sie, verglichen mit Wechselstromnetzen, mehr Flexibilität bei gleichzeitig mehr Stabilität bieten. Werden erneuerbare Energien eingebunden, profitieren gerade hochgradig automatisierte und digital vernetzte Produktionsumgebungen von einer dezentralen sowie autarken Stromversorgung und der damit einhergehenden, dauerhaft stabilen Anlagenverfügbarkeit.

Die große Beteiligung der Industrie beschleunigt die Standardisierung für Gleichstromsysteme. Durch eine enge Zusammenarbeit zwischen Anwendern, Planern, Herstellern, Zulieferern, Forschungseinrichtungen, Normungsorganisationen und Verbänden erhofft man sich, die Revolution der industriellen Stromversorgung zu beschleunigen.

Wann und für wen ist Gleichstrom eine Option?


Grundsätzlich gilt: Wer heute eine neue Anlage errichtet, sollte sich mit dem Thema Energieversorgung durch Gleichstrom auseinandersetzen.


Für welche Produktionsanlagen kommt ein Gleichstromsystem in Betracht?

  • Anlagen mit hohem Strombedarf, z. B. Lichtbogen- oder Schweißanwendungen
  • Fabriken, die Strom über erneuerbare Energien vor Ort selbst erzeugen,
  • Anlagen, die Geräte und Maschinen über eine Vielzahl von Servoantrieben präzise regeln, positionieren, beschleunigen und abbremsen,
  • Anlagen mit Robotikanwendungen, in denen dynamische Bewegungen ausgeführt werden,
  • Große Bürogebäude.

Ob Anlagen- und Maschinenbau, Rechenzentrum, Logistik oder Erneuerbare Energien – DC-Netze halten in vielen Branchen Einzug. Wir informieren Sie über die Vorteile einer Anlagenversorgung durch Gleichstrom.

Beschreiten wir gemeinsam den Transformationsprozess!

Wechselstrom und Gleichstrom – einfach erklärt


Hinter den Kürzeln AC/DC verbirgt sich nicht nur eine australische Rockband. In der Elektrotechnik stehen diese Abkürzungen seit jeher für die beiden Stromarten Wechselstrom (AC, alternating current) bzw. Gleichstrom (DC, direct current).

Was sind Wechselstrom und Wechselspannung?


Die meisten klassischen Maschinen oder Haushaltsgeräte funktionieren mit Wechselstrom. Ein Wechselstrom ist ein Strom, der seine Flussrichtung ständig ändert.


Eine Wechselspannung wird in großen Kraftwerksgeneratoren erzeugt (beispielsweise in Wasser-, aber auch Kohle- oder Atomkraftwerken). Dabei handelt es sich um eine elektrische, sinusförmige Spannung mit periodisch wechselnder Polarität. Sind Verbraucher (im Netz) angeschlossen, fließt ein sinusförmiger Strom.


Neben Systemen mit einer einphasigen Wechselspannung gibt es auch Drehstromsysteme. Statt nur einem, gibt es drei stromführende Leiter mit um 120° phasenversetzten Wechselspannungen, um große Maschinen und Geräte mit Strom versorgen zu können, die mehr Leistung benötigen.

Was sind Gleichstrom und Gleichspannung?


Computer, Mobiltelefone und auch LEDs funktionieren mit Gleichstrom. Ein Gleichstrom ist ein Strom, der seine Flussrichtung nicht ändert.


Ein Gleichstrom wird nur erzeugt, wenn eine Gleichspannung anliegt. Dabei handelt es sich um eine elektrische Spannung mit immer gleicher Polarität.

5 starke Gründe für den Einsatz von Gleichstrom in Ihrer Fabrikhalle


Industrielle Produktionsanlagen von Wechselstrom auf Gleichstrom umzustellen, bietet gleich mehrere Vorzüge:

Gleichstromversorgung: Zu welchen Einsparungen kann es kommen?


Eine Gleichstromversorgung verspricht nicht nur viele Vorteile, sondern auch diverse Kosteneinsparungen, durch die sich die Installationsaufwände zeitnah amortisieren können.

Energieeinsparungen durch

  • Integration von Speichersystemen
  • Integration erneuerbarer Energien
  • Nutzung der gesamten Rekuperationsenergie
  • Geringere Übertragungsverluste

Ressourceneinsparungen durch

  • Im Querschnitt kleiner dimensionierte Leitungen mit weniger Adern (niedrigerer Kupferbedarf)
  • Weniger Umrichter, kleinere Umrichter (bedeutet zusätzlich mehr Platz)

    
 

Schutz vor Anlagenstillständen, die durch externe Netzschwankungen entstehen

  • Teure Stillstände im Fertigungsprozess sowie hohe Reparaturkosten werden vermieden.

Wodurch unterscheiden sich DC-Leitungen von AC-Leitungen?


Wir bei LAPP sind im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie weltmarktführend und kennen uns mit den Eigenschaften von Leitungen für den Niederspannungsbereich bestens aus. Gewinnen auch Sie mit unserer Erklärung einen kleinen Überblick über die wesentlichen Unterschiede zwischen Wechselstrom-Leitungen und Gleichstrom-Leitungen:

Unterschiede im Aufbau

Für die Leistungsübertragung mit Wechselspannung (Drehstromsystem) werden 5-adrige Leitungen benötigt; bei Gleichspannung kommen 1 oder 2 Leiter weniger zum Einsatz. Eine DC-Leitung besteht aus einer DC+ und DC- Ader sowie im einfachsten Fall einem Neutralleiter.

Unterschiede in der Farbkodierung

Die Leiter eines speziell für Gleichstrom ausgelegten Kabels sind farblich anders kodiert als Wechselstrom-Kabel. Gemäß DIN EN 60445 sind zur Identifikation der Außenleiter die Farben rot und weiß zu verwenden, während bei AC-Leitungen diese Außenleiter grau, braun und schwarz kodiert werden.

Materialeinsatz

Durch eine geringere Leiteranzahl und kleinere Leiterquerschnitte wird für DC-Leitungen meist weniger Kupfer benötigt als für AC-Leitungen. Für die intakte Gleichspannungsversorgung ist, gemäß den vorliegenden Gegebenheiten, auf eine hochwertige Aderisolation zu achten. Diesbezüglich gelten jedoch keine spezielleren Vorgaben als bei Verwendung mit Wechselspannung.

Wahl des Leiterquerschnitts

Durch die Wahl des richtigen Leiterquerschnitts werden Leitungen auf die geforderte Strombelastbarkeit dimensioniert. Gemeinsam mit den zugehörigen Schutzelementen werden die angeschlossenen Geräte gegen Überlast und Kurzschluss geschützt. Zur Bestimmung des benötigten Querschnitts kann in vielen Fällen analog zu AC-Kabeln vorgegangen werden. Ermitteln Sie den Leiterstrom, berücksichtigen Sie die Verlegeart und Leitungslänge und prüfen Sie, ob das eingesetzte Leitungsmaterial bzgl. seiner Temperaturbeständigkeit in Frage kommt.

Kabel und Leitungen von LAPP für ein vollflächiges DC-Netz


Seit Jahrzehnten erforschen wir bei LAPP die Langzeitstabilität von Isolationsmaterialien für Kabel und Leitungen sowie die Isolationsfestigkeit von Aderisolationen. Inzwischen sind wir auch Vorreiter bei der Entwicklung von Niederspannungsleitungen für industrielle und andere Gleichstrom-Anwendungen.

Abb.: Exemplarische Darstellung einer Produktionshalle mit Gleichstromversorgung

Wir kennen Ihre Herausforderungen und verfügen über ein hochwertiges, hochmodernes, auf Gleichstrom ausgerichtetes Portfolio mit den wesentlichen Komponenten für ein DC-Netz.

Weitere wertvolle Informationen zu den einzelnen Produkten finden Sie in unserem Online Shop.