DC Likestrøm for morgendagens effektive fabrikker

Strømforsyning til industrielle fabrikker vil i fremtiden i økende grad bli etablert via likestrøm. Ved å gå bort fra vekselstrøm, kan man oppnå høyere energieffektivitet og mange andre fordeler til stadig flere bruksområder. Bedrifter kan i tillegg også redusere sine CO2-utslipp.

Hvilke fordeler og muligheter tilbyr et forsyningssystem basert på likestrøm?

Her får du en oversikt over hvilke faktorer du må ta hensyn til i planleggingen av en fabrikk som forsynes med likestrøm. Kabler er viktige komponenter av en slik infrastruktur. LAPP satser på DC og tilbyr et bredt utvalg av DC-kabler for lavspenningsområdet, som er perfekt tilpasset de industrielle kravene i Norge.

LAPP har vært aktivt involvert i forskningsprosjekter innen likestrøm i mange år og ble i 2022 medlem i ODCA (Open Direct Current Alliance). ODCA regnes som et oppfølgingsprosjekt til DC-INDUSTRIE2.

Fokuset er nå rettet mot fordelene med å levere likestrøm til industrielle energinett og den nødvendige internasjonale standardiseringen av eksisterende konsepter.

Likestrøm er et lovende verktøy for å støtte en vellykket energiomstilling og dermed et viktig bidrag til klima- og ressursbeskyttelse.

• Implementering av energiomstillingen og reduksjon av CO2-utslipp
  Idéen om å konvertere industrielle produksjonsanlegg til likestrøm er ikke tilfeldig, men heller et resultat av vellykkede gjennomførte likestrømsprosjekter, som for eksempel DC-INDUSTRIE og DC-INDUSTRIE2, der industrien og forskningen samarbeider om å gjennomføre energiomstillingen i industriell produksjon. Bærekraftkonseptet spiller en viktig rolle her. Dette skyldes at elektriske motordrifter er de største kraftforbrukerne i industriell produksjon. Hvis deres energibehov kan reduseres eller deres effektivitet kan økes, vil dette ha direkte innvirkning på selskapets CO2-utslipp.
  
  
• Økt fleksibilitet og forsyningssikkerhet gjennom integrasjon av fornybar energi
  Likestrømsnettverk er også lovende fordi de tilbyr større fleksibilitet og stabilitet sammenlignet med vekselstrømsnettverk (AC). Når fornybare energikilder innlemmes, nyter spesielt sterkt automatiserte og digitale produksjonsmiljøer godt av en desentralisert og autonom strømforsyning, samt at anlegget blir mer driftssikkert.

Industriens store engasjement fremskynder standardiseringen av likestrøms-systemer. Gjennom tett samarbeid mellom brukere, planleggere, produsenter, leverandører, forskningsinstitutter, standardiseringsorganisasjoner og foreninger, håper vi å fremskynde overgangen til industriell strømforsyning.

I utgangspunktet bør alle som bygger en ny fabrikk i dag, utforske mulighetene for strømforsyning med likestrøm.

Hvilke produksjonsanlegg egner seg for likestrøm?

• Anlegg med høyt kraftbehov, for eksempel sveiseapplikasjoner.
• Fabrikker som produserer elektrisitet på stedet ved hjelp av fornybar energi.
• Anlegg som presist styrer, posisjonerer, akselererer og bremser enheter og maskiner ved hjelp av ulike servodrifter.
• Anlegg med robotapplikasjoner der det utføres dynamiske bevegelser.
• Store kontorbygg.

Enten det er innen anleggs- og maskinteknikk, datasentre, logistikk eller fornybar energi – DC nett finner veien inn i mange bransjer. Vi vil gi deg informasjon om fordelene ved å forsyne anlegg med likestrøm.

La oss dykke ned i transformasjonsprosessen sammen!

Forkortelsene AC/DC er mer enn bare et australsk rockeband. I elektroteknikk har disse forkortelsene alltid stått for de to typer strøm: vekselstrøm (AC) og likestrøm (DC).

Hva er vekselstrøm og vekselspenning?

De fleste klassiske maskiner eller husholdningsapparater opererer med vekselstrøm. Vekselstrøm er en strøm som stadig endrer strømningsretningen.

En vekselspenning genereres i store kraftstasjonsgeneratorer (f.eks. i vann-, kull- eller kjernekraftverk). Dette er en elektrisk, sinusformet spenning med periodisk skiftende polaritet. Hvis forbrukere (i nettet) er tilkoblet, strømmer en sinusformet strøm.

I tillegg til anlegg med en-faset vekselspenning finnes det også tre-faset strømanlegg. I stedet for
en-fas, er det tre-fas med 120° faseforskjøvet vekselspenning- Tre-fas brukes for å kunne levere strøm nok til store maskiner og enheter som krever mer strøm.

Datamaskiner, mobiltelefoner og til og med LED fungerer med likestrøm. En likestrøm er en strøm som ikke endrer strømningsretningen.

En likestrøm genereres bare når en likespenning er tilstede. Dette er en elektrisk spenning som alltid har samme polaritet.

Bytte av industrielle produksjonsanlegg fra vekselstrøm til likestrøm gir flere fordeler:

1. Effektiv energilagring og energigjenvinning.
   Den nøyaktige akselerasjonen og bremsingen av maskiner og enheter ved hjelp av servostasjoner frigjør mye energi i fabrikken. Denne energien kan mates tilbake og midlertidig "lagres" via batterier og andre lagringssystemer. Det betyr at ubrukt energi ikke går tapt, men kan brukes på et senere tidspunkt om nødvendig. Denne økningen i effektivitet er også merkbar hvis anlegget har kortsiktige belastningstopper. Den nødvendige mengden energi trenger ikke lenger å hentes fra det lokale nettet, men kan hentes fra anleggets egen interne lagring i stedet.
2. Enkel integrering av fornybare energikilder
   Mange forskjellige energikilder som batterier, brenselceller eller fornybare energikilder, spesielt fotovoltaiske systemer, brukes til å etablere strømforsyning som er uavhengig av nettet. Deres tilkobling i DC-nettet er betydelig enklere da de allerede iboende leverer likestrøm.
3. Mindre energi tapt på grunn av færre energikonverteringer
   I produksjonsanlegg finnes det en rekke hastighetsstyrte servodrifter styrt av frekvensomformere. Frekvensomformere krever alltid likestrøm i sin interne mellomkrets. Til en frekvensomformer i et vekselspenningsnett genereres likespenning midlertidig fra en vekselspenning, og deretter konverteres likespenningen tilbake til en vekselspenning med variabel frekvens avhengig av hastigheten (prinsipp: AC -> DC -> AC).
   
   Sammenlignet med produksjon drevet via vekselstrøm, er det langt færre punkter i et DC-system der energi må konverteres fra AC til DC eller fra DC til AC.
4. Siden hver energikonvertering generelt forårsaker konverteringstap, kan det fastslås at færre konverteringspunkter vil føre til større energibesparelser. For eksempel kan et konverteringstap mellom AC og DC minskes med en ensifret prosentandel avhengig av applikasjonen.
5. Mindre tap av energi på grunn av lavere lederstrøm
   Mindre energitap i DC-nettet oppnås også fordi det er lavere lederstrøm [A] i DC-kabler i et DC-nett. Dette skyldes mye høyere nettspenning i likestrømnettet og unngåelse av «tomgangsstrøm». På grunn av periodisk oppbygging og spredning av elektriske og/eller magnetiske felt i maskiner, forblir energien i lederne i form av en ekstra «tomgangsstrøm», noe som forårsaker ytterligere tap i tillegg til den faktiske strømmen (aktiv strøm). Disse feltene er imidlertid nødvendige for å betjene maskiner. Denne prosessen foregår i en kontinuerlig sløyfe og resulterer i uønskede energitap i vekselstrømnett.
6. Økt forsyningssikkerhet
   Et produksjonsanlegg som bare har én tilknytning til det offentlige vekselstrømnettet og ellers drives med likestrøm internt, er mindre påvirket av eksterne energisvingninger og spenningsbrudd. Spesielt datasentre eller produksjonsanlegg med nøyaktig tidsbestemt produksjon er avhengige av en avbruddsfri strømforsyning. I det mye mer uavhengige DC-nettet med responstider i nanosekundområdet kan spenningssvingninger raskt kompenseres. Ikke-planlagt nedetid er derfor enklere å unngå, og tilgjengeligheten og funksjonaliteten til anleggs- eller maskinkomponenter er mer driftssikkert

Likestrømforsyning: hvilke besparelser kan du forvente?

En likestrømsforsyning lover ikke bare mange fordeler, men også ulike kostnadsbesparelser, som kan gjøre at installasjonskostnadene kan nedbetales på kortere tid.

En likestrømsforsyning lover ikke bare mange fordeler, men også ulike kostnadsbesparelser, som kan gjøre at installasjonskostnadene kan nedbetales på kortere tid.

Energibesparelser gjennom:

• Integrasjon av lagringssystemer
• Integrasjon av fornybar energi
• Bruk av all gjenvinningssenergi
• Færre overføringstap

Ressursbesparelser gjennom

• Kabler med mindre tverrsnitt og færre ledere (lavt kobberbehov)
• Færre omformere, mindre omformere (betyr mer plass)

Beskyttelse mot anleggsstans forårsaket av eksterne nettsvingninger

• Ikke-planlagt nedetid er derfor enklere å unngå, og tilgjengeligheten og funksjonaliteten til anleggs- eller maskinkomponenter er mer driftssikkert.

LAPP er en markedsleder innen kabel- og tilkoblingsteknologi og er godt kjent med egenskapene til kabler for lavspenningsområdet. Vår forklaring gir deg en kort oversikt over de viktigste forskjellene mellom AC- og DC-kabler:

Forskjell i design

Ved bruk av vekselsktrøm (AC) vil en kabel med 5-ledere kreves for kraftoverføring med vekselspenning (tre-fas strømsystem). Ved likespenning kreves 1 eller 2 færre ledere. En DC-kabel består av en DC+ og DC-leder og, i enkelte tilfelle, en nøytral leder.

Forskjeller i fargekoding

Lederne til en DC kabel er fargekodet annerledes enn AC kabler. I henhold til DIN EN 60445 må de ytre lederne identifiseres i rødt og hvitt, mens for vekselstrømskabler er disse ytre lederne kodet i grått, brunt og svart.

Materialbruk

På grunn av et lavere antall ledere og mindre ledertverrsnitt, er det vanligvis nødvendig med mindre kobber i DC-kabler enn i vekselstrømskabler. Det må tas hensyn til lederisolasjon av høy kvalitet for den intakte likespenningsforsyningen i tråd med de relevante omstendighetene. Det er imidlertid ingen ytterligere spesifikasjoner i denne forbindelse sammenlignet med bruk med vekselspenning.

Valg av ledertverrsnitt

Velg riktig ledertverrsnitt slik at kablene er dimensjonert til ønsket strømstyrke. Med de tilhørende beskyttelseselementene er de tilkoblede enhetene beskyttet mot overbelastning og kortslutning. I mange tilfeller kan samme prosess som for vekselstrømskabler brukes til å bestemme det nødvendige tverrsnittet. Bestem lederstrømmen, ta hensyn til installasjonstypen og kabellengden, og kontroller om isolasjonsmaterialet som brukes er bestandig i forhold til ledertemperaturen.

Vi har forsket på den langsiktige stabiliteten til isolasjonsmaterialer for kabler og isolasjonsstyrken til lederisolasjon i flere tiår. Nå er vi også en pioner innen utvikling av lavspenningskabler for industrielle og andre likestrømsapplikasjoner. 

Vi forstår utfordringene dine og har en toppmoderne portefølje av høy kvalitet rettet mot likestrøm med de essensielle komponentene for et likestrømsnett.