Weltweit erste Gleichstromverteilanlage
Schematisches Übersichtsbild des Energiekonzepts der NExT Factory (Quelle: Schaltbau GmbH)
Schütze, die den Gleichstrombetrieb der NExT Factory absichern (Quelle: Schaltbau GmbH
Nichtsdestotrotz wurde das Energiekonzept der NExT Factory, das unter anderem durch die weltweit erste Gleichstromverteilanlage einen CO2-freien Fabrikbetrieb ermöglicht, zu keiner Zeit unternehmensintern infrage gestellt. Vielmehr wurde sich in Anbetracht der Gegebenheiten dafür entschieden, die Gleichstromfabrik in Ausbaustufen zu realisieren und so der Vision der vollständigen DC-Fabrik bis 2028 mit großen Schritten näher zu kommen.
In der ersten Ausbaustufe seiner DC Fabrik integriert Schaltbau einen Großteil der installierten PV Leistung sowie einen 300 kWh großen Batteriespeicher direkt im Gleichstromnetz und spart somit Umwandlungsverluste an diesen Stellen um bis zu 15 % in Summe ein. Für die Funktion und Zuverlässigkeit des DC-Netzes sorgen u. a. die vielen hauseigenen Schaltbau DC Schütze vom Typ C320 und C295, welche entlang der gesamten Installation zum Einsatz kommen.
Auch die Idee, den Löschwasserteich neben der Fabrik als thermischen Speicher mit knapp 10 MWh Kapazität zu nutzen, war neu. Es bedurfte daher der erwähnten engen Zusammenarbeit mit Behörden, Wissenschaft und Netzbetreibern, um in zweieinhalb Jahren die NExT Factory mit mehr als 22.000 Quadratmetern Nutzfläche entstehen zu lassen.
DC-Anwendungsbeispiel als Beleg für wirtschaftlichen Erfolg
Auf der Consumer-Seite des DC-Netzes wird in der NExT Factory ein automatisiertes Hochregallagersystem betrieben, das die gesamte Produktion sowie den Versand mit entsprechenden Materialien versorgt. Das System ist prädestiniert für den Betrieb mit Gleichstrom, da es sich hierbei um eine hochdynamische Applikation handelt, in welcher bis zu 80 Schwarmroboterdecken geführt auf Schienen den Transportfluss der NExT Factory in Hochgeschwindigkeit übernehmen.
Hier hat sich Schaltbau nicht nur auf neues Terrain begeben, sondern ist selbst auch ins Risiko gegangen, um beweisen zu können, dass Gleichstrom der Strom der Zukunft ist. Denn treten in der noch wenig erforschten Gleichstromversorgung Problemfälle auf, können diese zum Stillstand des Lagersystems und somit für eine Produktionsunterbrechung sorgen. Doch nach der Inbetriebnahme wurde schnell klar: Das Konzept funktioniert und spart dem Unternehmen nach anfänglichen Startschwierigkeiten beträchtliche Summen an Energiekosten ein.
Der größte Einspareffekt wird hierbei durch Rekuperation innerhalb des Systems generiert: Unzählige Male pro Minute werden Transportkisten in den insgesamt sieben Lagergassen und dem über 19 m hohen System beschleunigt oder von einem Höhenniveau auf ein anderes Niveau hochgefahren respektive herabbefördert. Und genau hier ist der Ansatzpunkt des Systems: Mit jedem Absenkvorgang eines Schwarmroboters entsteht kinetische Energie bzw. Bremsenergie, die in herkömmlichen Anwendungen meist über gewisse Widerstände in Wärme umgewandelt wird und somit größtenteils verpufft.
Nicht bei Schaltbau: Durch die Anbindung an das hauseigene DC Netz sowie die Installation von Doppelschichtkondensatoren gewinnt das Unternehmen bei jedem Bremsvorgang Energie zurück, die dann wiederum in das Lagersystem einfließt und Transportboxen auf höhere Lagerebenen hochbefördert respektive für eine kurze Zeit in den Kondensatoren zwischengespeichert wird.
Einspareffekte über den Erwartungen
Durch das schlichte Prinzip der Rekuperation wie es auch in jedem Elektroauto seine Anwendung findet bleibt nahezu die gesamte zugeführte Energie im Lagersystem. Erste Leistungsmessungen haben ergeben, dass in diesem Fall bis zu 90 % der Energie zurückgewonnen wird umgerechnet sind das in Schaltbaus Fall bis zu 800 MWh jährlich. Dies übertrifft anfängliche Prognosen, die von bis zu 60 % Rekuperationsanteil ausgegangen waren. Die Spitzenlast des über 55000 Stellplätze großen Lagersystems liegt im Schnitt unter 20 kW, zum Vergleich die herkömmliche Anbindung an ein Wechselstromnetz hätte den Berechnungen des Systemanbieters zufolge Spitzenlasten bis zu 150 kW erzeugt. Mit diesem Wissen lassen sich Spitzen- bzw. Anschlusslasten bereits in der Planung und Auslegung von Microgrid-Systemen reduzieren und somit auch die dafür anfallenden Leistungsgebühren pro kW Spitzenlast deutlich reduzieren.