Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben FhG: Entwicklung eines Smart Grid Netzmanagementansatzes für ein industrielles Mikro DC-Netz" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung.Ziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Leistungsdichte der Geräte zur Energieversorgung von Antrieben sowie die Steigerung der Energieeffizienz der gesamten Anlage und die Reduzierung von netzbedingten Produktionsausfallkosten. Der zur Zielerreichung geplante Wegfall von dezentraler AC/DC Wandlung in den Geräten führt zusätzlich zu einer Kostensenkung. Die Offenheit und die sichere, einfache, zentrale Bereitstellung des neuen DC-Netzes in der Anlage ermöglicht es jedem Leistungselektronikhersteller für den Maschinen- und Anlagenbau die Geräte kompakter, kostengünstiger und energieeffizienter zu gestalten. Durch Auftritte auf Messen, Seminare und Workshops partizipiert jedes interessierte Unternehmen an den Ergebnissen. So verbessert das Projekt die Wettbewerbsfähigkeit der Elektronikindustrie in Deutschland. Zentrales Element ist das zu entwickelnde offene DC-Versorgungsnetz 'DC-INDUSTRIE' innerhalb einer Produktionsanlage. Anhand zweier Anlagenapplikationen werden die Anforderungen an das DC-Netz erfasst und in einem umfassenden Systemkonzept umgesetzt. Das Systemkonzept bildet den Entwicklungsrahmen für die Überwindung der technologischen Hindernisse. In diesem Bereich fokussiert das IPA das Themenfeld des Netzmanagements. Aufbauend auf dem Systemkonzept entwickelt das IPA DC-Netzmodelle, die die Struktur und den Energieaustausch der einzelnen Komponenten wiedergeben. Auf dieser Basis werden Gestaltungsregeln und planungsunterstützende Werkzeuge konzipiert, entwickelt und prototypisch umgesetzt. Dabei sollen neben technischen Aspekten auch ökologische und wirtschaftliche Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Abschließend werden die Ergebnisse anhand realer Versuchsträger anwendungsnah evaluiert.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben HS OWL: Gerätequalifizierung und Einspeisetechnologie für DC-Komponenten" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Institut für Industrielle Informationstechnik (inIT), Labor Leistungselektronik und Elektrische Antriebe.Im Rahmen des Teilvorhabens wird die HS-OWL als unabhängiger Partner das Projekt in Systemfragestellungen des DC-Netzes begleiten. Neben der wissenschaftlich/technischen Projektkoordination wird die HS-OWL sowohl grundlegende Untersuchungen bezüglich des Aufbaus von DC-Netzen durchführen, als auch Geräte aufbauen, die am DC-Netz betrieben werden können. Außerdem sollen zwei neuartige Versorgungsmodule aufgebaut werden, mit denen das DC-Netz versorgt werden soll. Weiterhin wird soll ein Netzsimulator für die unabhängige Qualifizierung von Geräten aufgebaut werden. Die HS-OWL wird in AP1 und AP2 an einem Konzept für DC-Netze mitarbeiten, hierbei wird der Fokus auf den Bereich EMV und den Anschlussbedingungen von Geräten liegen. Insbesondere sollen verschiedene Versorgungskonzepte untersucht werden, da sich daraus unmittelbar Kriterien der EMV, wie beispielsweise Gleichtaktspannungen gegen Erdpotential, ableiten. Ziel ist die Minimierung von Filtern und die Vermeidung von Schirmung des DC-Netzes. Auf Basis dieser Erkenntnisse wird die HS-OWL in AP3.1 zwei Versorgungsmodule als Demonstratoren aufbauen. In dem ersten Versorgungsmodul soll ein ungesteuerter Gleichrichter in Kombination mit einer an der HS-OWL entwickelten Rückspeiseschaltung.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben Bauer Gear Motor: Innovative Getriebemotoren mit integrierten DC-Umrichter" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bauer Gear Motor GmbH.Im industriellen Umfeld ist die dreiphasige Wechselspannungsversorgung (z.B. 400V, 50Hz) heute als Standard zu sehen. Durch den Trend hin zu energieeffizienten, drehzahlveränderlichen elektrischen Antrieben werden in Anlagen immer häufiger Frequenzumrichter eingesetzt, die über einen Gleichspannungs-Zwischenkreis verfügen. Diesen kann man eliminieren, wenn zukünftig eine zentrale Gleichspannungseinspeisung zur Verfügung steht. Das Gesamtziel des Vorhabens ist diese neue Gleichspannungsversorgungsstruktur zu realisieren. Bauer Gear Motor ist ein weltweit arbeitendes expandierendes Unternehmen mit fast 90-jähriger Erfahrung auf dem Gebiet der Getriebemotoren. Unser Unternehmen entwickelt und produziert Getriebemotorenlösungen mit und ohne motorangebautem Umrichter. Zur Erfüllung hoher Wirkungsgradanforderungen hat Bauer u.a. auch Synchronmaschinen entwickelt. Eine generelle Nutzung dieser effizienten Motorentechnologie setzt immer den Einsatz eines Umrichters voraus. Mit der Einführung einer zentralen Gleichspannungsversorgung besteht die Möglichkeit erstmals sehr kompakte Umrichter herzustellen und in den Getriebemotor zu integrieren. Dies ist eine Voraussetzung damit diese Technologie bei vielen Anwendungen einsetzbar wird. Hierzu ist die Kooperation mit Spezialisten der Leistungselektronik innerhalb des Verbundprojektes geplant. Wir verfolgen damit das Ziel, in Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern, einen neuartigen mit Gleichspannung gespeisten Umrichter in den Getriebemotor als kompakte mechatronische Einheit zu integrieren. Damit steht eine wichtige Komponente zur Realisierung der im Verbundprojekt definierten Anwendungen (KHS und Daimler) zur Verfügung.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben Eaton: Analyse und Entwicklung von Leistungsschaltern für industrielle DC-Anwendungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eaton Industries GmbH.Ziel des Forschungsprojektes 'DC-INDUSTRIE' ist die bedarfsorientierte Verteilung von Energie innerhalb von Produktionsanlagen mit einem Höchstmaß an Energiewiederverwendung und einer Minimierung von Wandlungsverlusten. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, regenerative Energiequellen und Energiespeicher einfach und flexibel einzubinden. So wird die Energieeffizienz in der Produktion deutlich gesteigert und die Erschließung weiterer Potenzialfelder über die isolierte Optimierung von Einzelgeräten hinausgehend ermöglicht. Schwerpunkt der Verwertung der Projektergebnisse des hier dargestellten Teilvorhabens von Eaton ist die Weiterentwicklung und Optimierung der Schalt- und Schutzfunktion für DC Leistungsschalter im Industrieeinsatz. Dabei handelt es sich insbesondere um die Selektivität zwischen Einspeise- und Abgangsschalter sowie das Ausschaltverhalten bei kleinen Strömen, bei denen die übliche magnetische Beblasung des Schaltlichtbogens durch das Eigenmagnetfeld der Stromzuführung in herkömmlichen (Wechselspannungs-) Schaltgeräten nicht mehr ausreicht. Der Arbeitsplan von Eaton setzt den Schwerpunkt auf die Entwicklung der Gerätetechnik und ihre Evaluierung in Anwendungsszenarien. Im Arbeitspaket 1 geht es um die Analyse der Anforderungen, die im zweiten Paket in ein Konzept für die Anwendung umgesetzt wird. Schwerpunkte von Eaton sind hierbei das sichere Schalten aller möglichen Betriebs- und Fehlerströme sowie die Selektivität zwischen Einspeise- und Abgangsschalter. Im Arbeitspaket 3 werden die Alternativen zur Umsetzung des Konzepts ausgearbeitet, bewertet und ausgewählt, entwickelt und in Geräteprototypen umgesetzt. Sie werden schrittweise im Arbeitspaket 5 eingesetzt und getestet. Zum Abschluss des Projekts werden Schlussfolgerungen gezogen und Vorschläge für Harmonisierung erarbeitet.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben KHS: Testapplikation Palettierzentrum" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: KHS GmbH.Ziel des Forschungsprojektes 'DC-INDUSTRIE' ist die bedarfsorientierte Verteilung von Energie innerhalb von Produktionsanlagen mit einem Höchstmaß an Energiewiederverwendung und einer Minimierung von Wandlungsverlusten. Durch dieses Projekt soll die Kompetenz der KHS GmbH im Bereich der DC-Technologie gesteigert und somit die Wettbewerbsfähigkeit erhöht werden. Durch die Erschließung ungenutzter Energieeffizienzpotenziale werden die Energiekosten der Anlagenbetreiber verringert und der Ausstoß von Treibhausgasen (beispielsweise von CO2-Emissionen) sowie andere Umweltauswirkungen von Energieverbräuchen reduziert, womit das Energiemanagementsystem auch einen wesentlichen Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz leistet. Durch den Einsatz von Energiespeicher können Produktionsausfälle durch Spannungsschwankungen bzw. Stromausfall verhindert bzw. Folgeschäden durch ein gezieltes Beenden der einzelnen Prozessabschnitte vermieden werden. -Die KHS GmbH ist verantwortlich für die Bereitstellung eines Demo Palettier Zentrums. -Das Palettier Zentrum dient zum: -Messen der Energieflüsse in unterschiedlichen Systemzuständen / Lastfällen -Untersuchung der Integration von Energiespeichern und alternativer Energiequellen -Untersuchung der Vorgehensweise beim Design des DC-Netzes -Untersuchen von Abhängigkeiten zwischen Energieflüssen und Produktionstechnischen Parametern .- Mitarbeit bei der Spezifikation der DC-Netze, insbesondere die Anforderungen die speziell im rauen Umfeld einer Getränkeabfüllanlage gefordert werden. - Validierung des Projektes durch Messdaten der Referenzanlage - Zur Verfügung stellen einer KHS Testanlage für Tests. Die Testanlage ermöglicht den direkten Vergleich zwischen den zurzeit verwendeten Konzepten und dem DC-Bus System. Die Unterschiede werden durch Messungen aufgezeichnet.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben Universität Stuttgart: Energetische Flexibilisierung der Produktion" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Energieeffizienz in der Produktion.Ziel des Forschungsprojektes 'DC-INDUSTRIE' ist die bedarfsorientierte Verteilung von Energie innerhalb von Produktionsanlagen mit einem Höchstmaß an Energiewiederverwendung und einer Minimierung von Wandlungsverlusten. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, regenerative Energiequellen und Energiespeicher einfach und flexibel einzubinden. So wird die Energieeffizienz in der Produktion deutlich gesteigert und die Erschließung weiterer Potenzialfelder über die isolierte Optimierung von Einzelgeräten hinausgehend ermöglicht. Eine über das DC-Netz versorgte Produktion ist robust hinsichtlich schwankender Netzqualität und kann flexibel auf schwankende Energieangebote reagieren. Das trägt zu einer Stabilisierung des Energienetzes bei. Wichtige Schritte zur Zielerreichung sind standardisierte Schnittstellen, die Erhöhung der Leistungsdichte innerhalb der elektrischen Antriebe sowie der Wegfall dezentraler AC/DC Wandlung in den Umrichtern. Das Ziel des EEP ist eine versorgungssichere, energieflexible und -effiziente Steuerung der Produktion zu entwickeln. Ziel soll es sein, die Flexibilität und Effizienz der Nutzung von DC-Technologie für die Antriebstechnik zu erhöhen. Zusätzlich soll ein Tool zur Auslegung von Energiespeichern für die Produktion entwickelt werden. Zur Veranschaulichung soll am EEP eine Simulations- und Experimentierumgebung für ein Smart-DC-Grid aufgebaut werden.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben Baumüller: Hochdynamischer Synchronservomotor mit integrierter Regelelektronik" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Baumüller Nürnberg GmbH.Die Baumüller Nürnberg GmbH wird im Verbundvorhaben eine hocheffiziente intelligente dezentrale Antriebslösung für ein offenes DC-Netz entwickeln. Baumüller wird bei der Spezifikation von intelligenten offenen DC-Netzen und von ihren antriebstechnischen Komponenten mitwirken. Bei dem eigenen Entwicklungsprojekt kann die Firma teilweise auf bereits existierende antriebstechnische Komponente zurückgreifen. Es müssen jedoch Teilschaltungen neu entwickelt, Bauteile dimensioniert, Leiterplattenlayout entworfen und die mechanische Konstruktion neu gestaltet werden. Wichtige Aufgabe im Projekt ist die Herstellung von Mustern, die Erprobung und Qualifikation dieser Muster, sowie die Evaluierung der Antriebe in zwei verschiedenen Anwendungszenarien. Das Projekt wird mit der wirtschaftlichen und ökologischen Bewertung, mit der finalen Schnittstellendefinition und mit externem Informationsaustausch in Form von Fachvorträgen und Schulungen abgeschlossen. AP 1: Baumüller wird mit den Projektpartnern zusammen die Applikations- und Systemanforderungen spezifizieren, schwerpunktmäßig für dezentrale Antriebseinheiten und die Festlegung des DC-Spannungsniveaus und des EMV-Verhaltens. AP 2: Baumüller wird bei der Festlegung der EMV-Konzepts, bei der Untersuchung der Systemstabilität und bei der Anforderungsspezifikation neuer Geräte für das DC-Netz mitwirken AP 3: Dezentrale Antriebe entwickeln und aufbauen. Es muss Ersatz für den AC-betrieben Komponenten gefunden werden. Durch die veränderten Teilfunktionen müssen neue Schaltungen entworfen, Bauteile dimensioniert, Leiterplattenlayout entworfen und die mechanische Gesamtkonstruktion neu gestaltet werden. Zudem erfolgt die Inbetriebnahme des neuen Geräts. AP 5: Baumüller wird die für das DC-Netz entwickelte dezentrale Antriebseinheit vorqualifizieren und für die Anwendungsszenarien vorbereiten sowie bei der wirtschaftlichen und ökologischen Bewertung unterstützend mitarbeiten.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben Bosch Rexroth: DC-Netz-Energiesteuerung und DC-Netz-Direktkopplung von Batteriespeichern" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bosch Rexroth Aktiengesellschaft, Engineering Enabling (DC,ENE).Hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben setzen eine energetische Kopplung über ein DC-Netz voraus. Geräte mehrachsiger moderner modularer Antriebssysteme sind heute über einen DC-Zwischenkreis im Schaltschrank miteinander gekoppelt. Für modulare Maschinen sind Antriebslösungen mit DC-Zwischenkreis-Verteilung auf Basis dezentraler proprietärer Systeme kleiner Leistung erhältlich. Für größere Maschinenanlagen, Maschinenzellen, Maschinenverbünde sowie ganze Maschinenhallen mit größerer Gesamtantriebsleistung (größer als 0,1 MW) fehlen bisher DC-Netz-Energieverteilungslösungen. Das Verbundvorhaben DC-INDUSTRIE hat die Entwicklung einer DC-Netz-Technologie zum Ziel, die die Realisierung robuster, verteilter und interoperabler Anlagen ermöglicht. Dabei sollen alle wesentlichen Aspekte im gesamten Lebenszyklus eines DC-Netzes betrachtet werden. Dies umfasst zum einen benötigte Methoden und Werkzeuge für eine systematische Projektierung, robuste Systemauslegung bis hin zur Wartung, Support und Service und zum anderen die notwendige Gerätetechnik zum Aufbau von DC-Netzen (u.a. Versorgung, Umrichter, Schalt- und Schutztechnik). Bosch Rexroth trägt mit den Forschungsthemen 'Energiesteuerung' und 'DC-Netz-Direktkopplung von Batteriespeichern' zu diesem Verbundvorhaben bei. In AP1 sollen in Gesprächen mit Stakeholdern erfolgen und allgemeine Anforderungen an DC-Netze abgeleitet werden. Ein Abgleich mit technischen Vorgaben sowie DC-Technologien in alternativen Anwendungen erfolgt. In AP2 werden konkrete Anforderungen für Netzmanagement und Netzkommunikation sowie an die benötigte Gerätetechnik entwickelt. In AP3 und AP4 werden prototypisch eine Ladestromregelung zum Direktbetrieb einer Batteriespeichers am DC-Netz sowie eine Energiesteuerungslogik implementiert. AP5 dient zur Evaluierung und Überarbeitung der Entwicklungsergebnisse. In AP6 werden die Projektergebnisse einem breiteren Fachpublikum zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben Siemens: Energieverteilung über DC-Netze: Umrichtertechnik, Schalttechnik und Systemsimulation" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Siemens AG.SHerstellerunabhängige, bedarfsorientierte Verteilung von Energie in Produktionsanlagen (maximale Energiewiederverwendung, Minimierung der Wandlungsverluste) durch zentrale AC/DC-Wandlung. Der Prototyp eines auf die Verwendung der Mehrpunkt-Topologie hin optimierten Umrichters für die Versorgung des DC-Busses soll entworfen und aufgebaut werden. Das Regelkonzept wird so erweitert, dass es das speisende AC-Netz verbessern kann. Prototypen von DC-Messgeräten für einen Gleichstrom von 40 A, einer Eingangsspannung von bis zu 700 V und einer Abtastrate von 20 ms sollen aufgebaut werden (Genauigkeit besser als 5 %). Neue halbleiterbasierte DC-Schutzschalter werden entworfen und getestet. Mit der Systemsimulation sollen Vor- und Nachteile einzelner Systemtopologien und Parameter ermittelt und systematische Stabilitätsuntersuchungen vorgenommen werden, die andernfalls einen sehr hohen messtechnischen bzw. Geräteaufwand erfordern würden. Zur Erweiterung der verfügbaren DC-Messtechnik sollen Prototypen von Messgeräten für einen Gleichstrom von 40 A, einer Eingangsspannung von bis zu 700 V und einer Abtastrate von 20 ms aufgebaut und getestet werden. Die Genauigkeit der Spannungs- und Strommessung soll besser als 5 % vom Endwert betragen. Dabei sollen erstmals keine konventionellen Schaltgeräte mit Kontakten, sondern Halbleiter-Schaltgeräte zum Einsatz kommen, die vorzugsweise mit IGBT's oder MOSFET's auf Silizium Basis ausgestattet sind. Mit der virtuellen Untersuchung von DC-Netztopologien in einer Systemsimulation können Vor- und Nachteile einzelner Konfigurationen und Parameter ermittelt und Stabilitätsuntersuchungen vorgenommen werden, die andernfalls einen sehr hohen messtechnischen bzw. Geräteaufwand erfordern würde. Ziel der Teilaufgabe 'Systemsimulation' ist die systematische Untersuchung dieser Zusammenhänge in einem weit größerem Umfang, als dies mit experimentellen Studien in den geplanten Anwendungsszenarien möglich wäre.
Das Projekt "DC-Industrie - Intelligentes offenes DC-Netz in der Industrie für hocheffiziente Systemlösungen mit elektrischen Antrieben, Teilvorhaben Danfoss: Dezentrale DC-versorgte elektrische Antriebe" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Danfoss GmbH.Ziel des Forschungsprojektes 'DC-INDUSTRIE' ist die bedarfsorientierte Verteilung von Energie innerhalb von Produktionsanlagen mit einem Höchstmaß an Energiewiederverwendung und einer Minimierung von Wandlungsverlusten. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, regenerative Energiequellen und Energiespeicher einfach und flexibel einzubinden. So wird die Energieeffizienz in der Produktion deutlich gesteigert und die Erschließung weiterer Potenzialfelder über die isolierte Optimierung von Einzelgeräten hinausgehend ermöglicht. Die Firma Danfoss wird sich an den folgenden Themenfeldern beteiligen: - Analyse von Applikations- und Systemanforderungen Anforderungen an das Systemverhalten aus Applikationssicht aufnehmen. Hierbei geht es um die Spezifikation der grundlegenden Anforderungen an ein DC System und dessen Verhaltensweise in Betriebs- und Fehlersituationen - Gesamtkonzeption Topologie alternativen von DC-Netzen entwickeln und bewerten. EMV Konzept entwickeln, hierbei werden die für DC Systeme spezifischen potentiellen Quellen für EMV Störungen untersucht. Anforderungen an die Gerätetechnik definieren. Aus den Ergebnissen des gesamten Arbeitspakets werden die zusammengefasst und in Anforderungen an die Gerätetechnik umgesetzt. - Dezentrale Antriebe entwickeln und aufbauen Die Firma Danfoss wird im Rahmen des Arbeitspakets seinen Schwerpunkt auf die Motorintegration eines Wechselrichters legen. Auf Basis der vorhergehenden Teilaufgabe wird ein Wechselrichter für eine Motorintegration entwickelt, prototypisch aufgebaut und getestet. - Evaluierung in Anwendungszenarien Qualifikation der Einzelgeräte und Schaltschränke. Bewerten und Überarbeiten der Ergebnisse. wirtschaftliche und ökologische Bewertung der Anwendungsszenarien. - Finale Analyse, Schluss-Folgerungen und Transfer Fokus der Systemempfehlung unter Beachtung der Systemanforderungen verschiedener Applikationen.
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