Austrian DC Pilot Factory

ADC PilotFactory zielt darauf ab, ein sicheres, flexibles und skalierbares Gleichstromnetz mit Solarstromeinspeisung sowie einer bidirektionalen Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge zu entwickeln und in einer industriellen Umgebung zu demonstrieren. In Sinne einer Dekarbonisierung der Produktion wird diese Entwicklung auf jede strombasierte Industrie übertragbar sein.

Im Rahmen des Projektes werden 2 Demonstrationsanlagen durchgeführt:

Das Anlagenbauunternehmen Fill plant auf dem Standort Gurten die Errichtung eines neuen Parkhauses mit einer Erweiterung der umweltfreundlichen Photovoltaik (PV)-Anlage (aktuell installierte Leistung 1,9 MWpeak). Eine Überlegung dabei ist, das Parkhaus zukunftsgerichtet für das Laden einer größeren Elektrofahrzeugflotte mit auszulegen. Um den Eigenverbrauch am Standort weiter zu erhöhen, besteht der Bedarf, die am Vormittag auftretende Erzeugungslücke für die Produktion (Last) – bedingt durch den stark fluktuierenden Ertrag der PV-Anlage – zu reduzieren. Hier soll nun eine Elektrofahrzeugflotte am Standort die Produktion für die ersten Stunden über bidirektionales Laden CO₂- und kostensparend puffern. Anschließend erfolgt um die Mittagszeit - bei entsprechendem Sonnenstromüberschuss - die Rückladung der Elektrofahrzeuge. Der klassische Stromnetzanschluss, der auf die Spitzenlast ausgelegt ist, wird weiter genutzt, um die verbleibende Differenz von Erzeugung und Last vollständig auszugleichen und damit die allgemeine Versorgungssicherheit des Standorts sicherzustellen. Darüber hinaus ergeben sich für Fill durch die zusätzliche Flexibilität über Einbindung der Elektrofahrzeuge in den Produktionsprozess neue Geschäftsmodelle und Zusatzservices, wie z.B. eine Optimierung der Stromtarife für Netzeinspeisung und Verbrauch und Laden der Fahrzeuge der MitarbeiterInnen.  

Bei der 2. Demonstration bei der TU Wien Pilotfabrik Industie 4.0 in Wien-Seestadt erfolgt die Anwendung des oben beschriebenen Direct Current (DC)-Netzkonzepts im Zusammenspiel mit einem Paletten-Manipulationsprozess über einen Industrieroboter.  Es geht um komplexe Bewegungsabläufe und andere Lastprofile, die Sichtbarkeit der Forschungs- und Demonstrationsplattform soll damit verbessert werden.

Gegenüber dem Stand der Technik (Wechselstromversorgung) wird wie folgt anhand der Gleichstromlösung entwickelt und demonstriert:

• direkte Energierückgewinnung bei frequenzgeregelten Antrieben und Wegfall von Umrichtungsstufen und des 3. Leiters zur Energieübertragung im (leistungsstarken) DC-Verbund;
• höhere Energieeffizienz;
• bei Neuanlagen sollen zusätzlich Leitermaterial und Geräte im Feld eingespart werden, damit wird der Verdrahtungsaufwand reduziert und mehr Nachhaltigkeit ermöglicht;
• bei Bestandsanlagen sollen die Leiter höher auslastbar und damit einfacher erweiterbar sein;
• durch die Integration geeigneter Speicher wird die Spitzenlast reduziert und es entsteht höhere Ausfallssicherheit.

Resultierend kann in der Gesamtschau die potenziell kostengünstigere Gleichstromlösung erprobt werden, einerseits anhand des typischen Hauptanwendungsfalls der mechanischen Nachbearbeitung (Werkzeugmaschinen) z.B. nach einem Gussprozess, andererseits über die Einbindung der Elektrofahrzeugflotte in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen (Photovoltaikanlage).

Das Forschungsprojekt wird unter Einbeziehung einer Energiemanagement IT-Plattform den Eigenverbrauch eines Produktionsbetriebs mit Solarstromeinspeisung vorausschauend maximieren und gleichzeitig den Energie- und Leistungsbedarf am Wechselstrom-Netzanschlusspunkt weiter minimieren. Folglich wird der Nachhaltigkeitseffekt von DC-Technologien weiter verstärkt, der von der Einsparung von Stromnetzverstärkungsmaßnahmen bis hin zur technologischen Unterstützung der Bildung von Energiegemeinschaften reichen kann. Nach einer Optimierung auf Komponenten- und Systemebene erfolgt die Demonstration dieses neuartigen integralen Ansatzes in industriellen Umgebungen bei der FILL GmbH und der TU Wien Pilotfabrik. Geklärt werden auch essenzielle Forschungsfragen wie z.B. der Personen- und Anlagenschutz in Verbindung mit der Gleichstromtechnik. Parallel dazu werden Nutzungs- und Verwertungsstrategien entwickelt. Das Projekt wird damit einen wesentlichen Beitrag zur Normung und Kommerzialisierung dieser innovativen Technologie liefern.

Die ADC Pilot Factory leistet mit ihrem ganzheitlichen Systemansatz einen Beitrag zu den NEFI-Innovationsfeldern:

• Industry to Grid,
• Energieeffizienz & Neue Verfahren,
• Systemlösungen & Infrastruktur,
• Erneuerbare Energien & Speicher & DSM, und
• Neue Geschäftsmodelle.

Das Projektteam wird eng mit dem EU-DC Projekt HYPERRIDE zusammenarbeiten, das ebenfalls von AIT/Gerhard Jambrich koordiniert wird. Wir freuen uns, dass das Projekt von der OVE DC-Initiative begleitet wird. Der OVE Österreichischer Verband für Elektrotechnik hat sich zum Ziel gesetzt, österreichische Unternehmen bei der Entwicklung und Forschung zu DC-Produkten technologisch zu unterstützen und wirkt hier als Integrationsplattform für alle Stakeholder.