SmartFactoryOWL
Gleichstromversorgung
Die Umstellung einer Fabrik auf Gleichstrom bietet viele Vorteile.
Die Übertragung der Energie über längere Entfernung wird effizienter, durch höherer Nennspannung trotz gleicher Isolierung.
Außerdem werden Übertragungsverluste durch ausbleibende Blindleistung vermieden. Da die meisten elektronischen Geräte mit Gleichstrom arbeiten, erübrigt sich die Umwandlung von Wechselstrom auf Gleichstrom. Dies kann Transformatoren und Schaltnetzteile einsparen.
So kann nicht nur die Baugröße von Geräten optimiert werden, sondern auch der Wirkungsgrad erhöht werden, da jede Umwandlung Verluste erzeugt. Darüber hinaus bietet Gleichstrom den Vorteil einer besseren Regelbarkeit. Da die Spannung relativ konstant bleibt, ist es einfacher, die Leistung und das Verhalten von Geräten zu regeln. Überschüssige Energie, beispielsweise aus Bremsvorgängen, kann problemlos ins DC-Netz eingespeist werden und steht anderen Verbrauchen zur Verfügung.
CUNA-Produktion
Im Rahmen des Projekts wird die CUNA-Produktion durch das Retrofitting auf den neusten Stand gebracht. Durch die Einbindung der Anlage ins DC-Netz erhöht sich der Wirkungsgrad, da hier keine Gleichrichter mehr benötigt werden und es nicht zu zusätzlichen Wandlungsverlusten kommt.
Mit einer Terminplanung kann beispielsweise die Produktion dann erfolgen, wenn die Batterie einen bestimmten Ladezustand erreicht hat. Außerdem werden ungesteuerte Antriebe ebenfalls umgerüstet um weiteren Verluste zu reduzieren.
Smart-Warehouse
Das Smart-Warehouse ist eine Förderbandanlage für Demonstrationszwecke.
Mit dieser Anlage soll die firmenübergreifende Kompatibilität der einzelnen Industriekomponenten in einem DC-Netz gezeigt werden.
So können bereits jetzt Vorladeschaltungen, Frequenzumrichter, Active Infeed Converter in ein DC-Netz implementiert werden.
Ladestation
Die SmartFactoryOWL kann mit bidirektionalen Ladestationen ausgestattet werden.
Wie am Beispiels des Projekts DCI4Charge können so Elektrofahrzeuge als zusätzlicher Speicher dienen (Virtueller Speicher). So kann die gesamte Speicherkapazität der Fabrik erhöht werden. Bei einem Ausfall der Hauptbatterie kann mit der virtuellen Batterie das Netz weiterhin stabilisiert werden, sodass die Produktion nicht unterbrochen werden muss. Ein intelligentes Energiemanagement überwacht alle Energieflüsse und sorgt dafür, dass alle Energiespeicher in optimalen Arbeitspunkten arbeiten, um die Lebensdauer zu erhöhen. So kann mit dem virtuellen Speicher die Hauptbatterie kleiner dimensioniert werden, was die Investitionskosten mindert.
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Weitergehende Forschungsbereiche
Die Einbindung einer PV-Anlage in die smarte Fabrik senkt zusätzlich die Kosten für Energie.
So können energieaufwendige Prozesse in die Mittagszeit verschoben werden. Überschüssige Sonnenenergie kann in einer Batterie gespeichert werden und abends für die Beleuchtung oder für das Laden von Elektrofahrzeugen verwendet werden.
Der Batteriespeicher optimiert das DC-Netz zusätzlich. Dieser dient in der Smart Factory nicht nur als reine Energiereserve, sondern als Puffer für das DC-Netz. So kann die Betriebsspannung konstant gehalten werden, während hohe Leistungsspitzen durch die Batterie ausgeglichen werden. Durch den Batteriespeicher und zusätzliche Kapazitäten in den einzelnen Komponenten wirkt das DC-Netz wie ein großer dynamischer Speicher.
So kann die Bremsenergie, die bei industriellen Anlagen durch Roboter oder Förderanlagen entsteht, problemlos ins DC-Netz eingespeist und langfristig gespeichert werden.
Forschungslinienkoordinator
Slavi Warkentin
Slavi Warkentin befasst sich im Projekt „Smart-E-Factory“ mit dem Aufbau eines modernen DC-Netzes (Gleichstromnetz) in der SmartFactoryOWL. Abseits davon ist Herr Warkentin auch in der Innelekt GmbH und der ODCA (Open DC Alliance) involviert, indem die Forschung industrieller Gleichstromtechnik vorangetrieben wird. Im Jahr 2019 erfolgte der Wechsel an die TH OWL, wo er sich im Zuge des Projektes „DC-INDUSTRIE 2“ mit der Realisierung des DC-Transferzentrums an der TH OWL beschäftigte und Teil der Projektleitung war.
Forschungslinienkoordinator
Viktor Grigorev
Während des Bachelorstudiums war Viktor Grigorev als studentische Hilfskraft in der Arbeitsgruppe Leistungselektronik und elektrische Antriebe an der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe angestellt. Sein Masterstudium in „Mechatronische Systeme“ absolvierte er im Jahr 2021 an der TH OWL und beschäftigt sich als wissenschaftlicher Mitarbeiter mit geregelten Antriebssystemen. Der Fokus liegt dabei auf der Optimierung des Wirkungsgrades durch den Einsatz von modernen Leistungshalbleitern.
