如今，大多數(shù)生產(chǎn)工廠仍由交流電供電。從長遠(yuǎn)來看，弗勞恩霍夫制造工程與自動化研究所IPA和集成系統(tǒng)與設(shè)備技術(shù)IISB的研究團(tuán)隊(duì)希望看到工業(yè)制造轉(zhuǎn)向使用直流電。在合作研究項(xiàng)目DC-INDUSTRIE 2中，這些團(tuán)隊(duì)與30多個合作伙伴共同開發(fā)了用于工業(yè)的新型電源系統(tǒng)。想法是將工廠的所有電氣系統(tǒng)鏈接到智能DC電網(wǎng)(直流電)，以使電源更加節(jié)能，穩(wěn)定和靈活。

自19世紀(jì)末以來，交流電一直是電力傳輸和分配的標(biāo)準(zhǔn)手段。例如，在德國，AC(交流電)是從電源插座中出來的。然而，就工業(yè)而言，弗勞恩霍夫研究人員現(xiàn)在想改變這一點(diǎn)：“有很多很好的理由說明，工業(yè)應(yīng)該從交流電變?yōu)橹绷麟姡?rdquo;斯圖加特弗勞恩霍夫IPA研究助理Timm Kuhlmann說。Kuhlmann和他的項(xiàng)目合作伙伴希望帶來工業(yè)電源供應(yīng)的范式轉(zhuǎn)變，從長遠(yuǎn)來看，希望將整個工廠車間從交流轉(zhuǎn)換為直流。他解釋說：“我們已經(jīng)被直流設(shè)備所包圍。” “電腦，在供應(yīng)方面，情況也在發(fā)生變化。傳統(tǒng)的發(fā)電廠，例如燃煤和核能，產(chǎn)生交流電，本地安裝的可再生能源，例如光伏電站，或者就此而言，產(chǎn)生電化學(xué)能存儲系統(tǒng)-只能提供直流電。

供應(yīng)生產(chǎn)機(jī)械的節(jié)能替代品

在DC-INDUSTRIE 2項(xiàng)目中，來自Fraunhofer IPA和Fraunhofer IISB的研究人員與30多個合作伙伴合作，開發(fā)并試用了用于生產(chǎn)車間的智能，經(jīng)濟(jì)，高效的DC供應(yīng)系統(tǒng)的概念。該項(xiàng)目由德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部(BMWi)資助，計(jì)劃運(yùn)行至2022年底。

DC-INDUSTRIE這個先驅(qū)項(xiàng)目已經(jīng)給出了樂觀的理由。在這里，合作伙伴能夠論證工廠中直流電源電網(wǎng)進(jìn)行局部潮流控制的可行性。此外，從交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的效率提高了5%至10%，這在很大程度上是因?yàn)槭褂弥绷骶W(wǎng)絡(luò)更容易利用再生制動，變速驅(qū)動器的能量回收能量?？偣矊碜圆煌圃焐痰难b有直流組件的四個測試系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)。既然已經(jīng)證明此概念適用于一組機(jī)械，那么任務(wù)就是將其應(yīng)用于整個生產(chǎn)車間。“在后續(xù)項(xiàng)目DC-INDUSTRIE 2中，我們希望進(jìn)一步提高能效并減少CO 2Kuhlmann解釋說：“與此同時，我們希望使系統(tǒng)更加靈活，以適應(yīng)日益增長的氣候中和技術(shù)的使用。在工廠中擁有本地DC電網(wǎng)可以更容易地平衡由可再生能源所產(chǎn)生的電量與天氣相關(guān)的變化而導(dǎo)致的任何電源波動，從而也可以解決常見的電網(wǎng)波動。”

此外，生產(chǎn)機(jī)械中的大多數(shù)驅(qū)動器都是變速電動機(jī)。這些都配備有變頻器，它們使用直流電運(yùn)行。因此，為了給電動機(jī)提供可變的電壓和頻率，必須首先對交流電源電壓進(jìn)行整流。通過直接向變頻器提供直流電，消除了該轉(zhuǎn)換步驟，從而避免了能量轉(zhuǎn)換損失，并且還簡化了制動能量的回收。類似地，整流過程使AC網(wǎng)絡(luò)承受高諧波負(fù)載，這又需要使用復(fù)雜且昂貴的濾波措施，以確保規(guī)范的電壓質(zhì)量。使用DC網(wǎng)絡(luò)時，不再需要此類措施。