Direkte Nutzung regenerativer Energie & Aufbau eines Gleichstromnetzes
Zurück in die Zukunft
Zahlreiche Anwendungen in der Industrie benötigen Gleichstrom. Infolge der zunehmend strengeren Regelungen für die Senkung des Stromverbrauchs liegt es nahe, Wandlungsprozesse von Wechselstrom aus dem Netz zu Gleichstrom für die Geräte zu vermeiden. Dies gelingt durch die direkte Nutzung von PV- und Windstrom und durch den Aufbau eines Gleichstromnetzes parallel zum Wechselstromnetz.
Bild 1 | Strom aus erneuerbaren Energiequellen kann Gleichstromanwendungen in der Industrie nahezu verlustfrei zur Verfügung gestellt werden. (Bild: Socomec GmbH)
Die Weichen dafür, dass die Stromnetze uns heute mit Wechselstrom versorgen, wurden mit dem Ausgang des Stromkriegs um 1890 gestellt. Wer ihn nicht kennt, kann die entscheidenden Etappen der mit aller Härte und allen Tricks geführten Auseinandersetzung um Gleichstrom und Wechselstrom zwischen Thomas A. Edison auf der einen und George Westinghouse und Nikola Tesla auf der anderen Seite in dem Roman ‚Die letzten Tage der Nacht‘ von Graham Moore nachlesen. Seinerzeit war Gleichstrom gefährlich und konnte nicht über längere Strecken transportiert werden, und so mündete die Auseinandersetzung bekanntermaßen in den Siegeszug des Wechselstroms. Dennoch wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts Gleichstromprojekte realisiert. So wurde die Straßenbahn in Lyon ab 1906 mit Gleichstrom direkt von einem Wasserkraftwerk nahe der etwa 150km entfernten Stadt Moûtiers versorgt. In einigen Ländern werden nicht nur Straßen- und U-Bahnen, sondern historisch bedingt auch das Zugnetz bis auf den heutigen Tag mit Gleichstrom betrieben.
Gleichstrom für immer mehr Systeme
Nahezu 130 Jahre nach dem Stromkrieg ist der Gleichstrom weitgehend aus der öffentlichen Wahrnehmung verschwunden, obwohl elektronische Komponenten und viele andere Systeme und Anwendungen mit Gleichstrom arbeiten und ihre Zahl mit der Digitalisierung von immer mehr Lebens- und Arbeitsbereichen fortlaufend zunimmt. Gleichstrom bewegt: mittels Schrittmotoren beispielsweise industrielle Roboter in der Montage, Positionierungssysteme in Werkzeugmaschinen, Lüftungsklappen in Fahrzeugen, Walzen in Druckern. Dazu arbeiten Serverparks, Büro- und Produktionsrechner, Mobiltelefone mit Gleichstrom sowie zahlreiche weitere Anwendungen im Consumer-Bereich. Für die Versorgung dieser Systeme muss der Wechselstrom aus dem zentralen Netz mittels Komponenten wie Netzteilen und Transformatoren in Gleichstrom umgewandelt werden. Die Wandlungsprozesse selbst sind pure Energieverschwendung. Jeder Wandlungsprozess verbraucht Strom, die Verlustleistung wird als Wärme abgegeben. Diese wiederum wird, ebenfalls unter Stromverbrauch, in zahlreichen Anwendungen wieder gekühlt, wobei teilweise ebenfalls wieder Wechselstrom zu Gleichstrom gewandelt werden muss.
Energiesparen ist Pflicht
Laut den vorläufigen Angaben von Statista betrug im Jahr 2016 der Nettostromverbrauch in Deutschland rund 525 Terawatt-Stunden. Fast die Hälfte davon, 47 Prozent, entfiel auf die Industrie. Erderwärmung, Klimaveränderung, Umweltverschmutzung und Einsicht in die Endlichkeit der fossilen Energieträger, die für die Stromgewinnung eingesetzt werden, haben im Wesentlichen zwei Tendenzen ausgelöst: die Suche nach alternativen Erzeugungsmöglichkeiten für Energie sowie die Etablierung nationaler und übernationaler Richtlinien, Gesetze und Normen, die dazu beitragen sollen, den Verbrauch von Primärenergie in der Industrie zu senken. In der EU trat zu diesem Zweck Ende 2012 die EU-Energieeffizienz-Richtlinie (Energy Efficiency Directive, EED) in Kraft. In Deutschland wurde sie als Energiedienstleistungsgesetz (EDL-G) in nationales Recht umgesetzt. Seit April 2015 müssen sich alle Unternehmen, die keine KMU sind, regelmäßigen Energieaudits nach EN 16247-1 unterziehen oder Umweltmanagement nach EMAS oder Energiemanagement nach ISO50001 betreiben. Seit Oktober 2017 reicht es nach der neuen Norm ISO50003 nicht mehr aus, dass im Unternehmen ein funktionsfähiges Energiemanagement eingerichtet ist, es muss darüber hinaus seine Wirksamkeit, sprich die Reduktion des Verbrauches nachgewiesen werden.
