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VAHLE Crane Technology
Individuelle Lösungen für schwere Lasten

Krane werden in vielen Branchen genutzt. Stahlproduzenten, Recyclinghöfe und Unternehmen aus der Bauindustrie bietet VAHLE zuverlässige Systeme für Energie- und Datenübertragung.

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VAHLE Intralogistics automstisches Kleinteilelager (AKL)
Automatisierte Fördertechnik im innerbetrieblichen Warenfluss

Steigende Produktionsraten, hohe Durchsatzmengen und kurze Lieferzeiten erfordern eine partiell oder voll automatisierte Intralogistik.

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VAHLE Automotive Elektrohängebahn (EHB)
Innovative Lösungen für flexible Produktionsprozesse

Anpassungsfähige Fertigungsabläufe sind der Schlüssel für größtmöglichen Effizienz in der Fahrzeugproduktion. VAHLE Lösungen für Energie- und Datenübertragung tragen maßgeblich dazu bei.

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Innovative Lösungen für die Häfen von morgen

Zero Emission ist die Forderung an den Hafen der Zukunft. Mit den Lösungen für Energie- und Datenübertragung aus dem Hause VAHLE kommen Hafenbetreiber diesem Ziel näher.

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Intelligente Lösungen für die Fahrgeschäfte der Zukunft

Die Freizeit- und Erlebnisindustrie kennt kaum Grenzen. Um den Fahrgästen von Achterbahnen & Co. immer außergewöhnlichere Erlebnisse zu verschaffen, vertrauen viele Hersteller auf VAHLE.

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Automatisierte Transportsysteme für die Mobilität der Zukunft

Straßenbahnen, Sky Trains oder rollende Gehsteige sind die Zukunft ressourcenschonender Mobilität. Viele Hersteller setzen bei der Konstruktion auf Bauteile von VAHLE.

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Innovative Lösungen für mobile Sonderanwendungen

Stadiondächer, Müllverbrennungsanlagen, Fassadenaufzüge: In vielen Bereichen kommen mobile Industrieanwendungen zum Einsatz. VAHLE bietet verschiedene Sonderlösungen für zuverlässige Energiezuführung und Datenkommunikation an.

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Datenübertragung: schnell, flexibel und sicher

Die fortschreitende Digitalisierung erfordert die Übertragung immer größerer Datenmengen. Unsere vCOM-Lösungen gewährleisten jederzeit eine zuverlässige Datenkommunikation für die Steuerung automatisierter Fördersysteme.

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Die moderne Fertigung bedarf automatisierter Fördersysteme, die sich überaus exakt positionieren lassen. Die Voraussetzungen dafür schaffen unsere robusten vPOS-Lösungen, welche sowohl mit magnetischen als auch optischen Verfahren erhältlich sind.

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Die Automatisierung prägt moderne Produktionsprozesse mehr denn je. Zahlreiche mobile Fördereinheiten müssen zuverlässig gesteuert werden. Mit unseren vielfältigen vDRIVE-Lösungen gelingt das flexibel und leistungsoptimiert.

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Effiziente Fertigungsstraßen mit gleichstromgespeister Stromschiene

Volker Napiwotzki (VAHLE), Alexander Gußfeld (Projektträger Jülich), Jürgen Reese (Condesator Dominit), Prof. Dr.-Ing. Martin Pfost (TU Dortmund), Jan-Niklas Koch (TH-OWL), Prof. Dr.-Ing. Holger Borcherding (TH-OWL), Marco Hermanni (VAHLE)
Elektrohängebahn Test-Anlage mit 5 Fahrwägen in der TECFABRIK im Mercedes-Benz Werk Sindelfingen (Bild: Mercedes-Benz AG)

In der Industrie wird heutzutage standardmäßig die dreiphasige 400-Volt-Wechselspannung eingesetzt. Auch in den Fertigungsstraßen dieser Welt wird auf Wechselspannung gesetzt. Die Anzahl an Frequenzumrichtern inkl. Gleichrichtern und Zwischenkreis, welche meist pro Industrieverbraucher benötigt wird, ist enorm. Um die Anzahl dieser AC/DC-Wandler deutlich zu verringern und um weitere Vorteile der Gleichstrom-Technologie zu nutzen, sucht die Industrie nach neuen Lösungen hier effizienter und nachhaltiger zu werden.

Kamen, 18. Dezember 2019 – Im Förderprojekt effiDCent erforscht die Paul Vahle GmbH & Co. KG  zusammen mit den Konsortialpartnern aus Forschung (TU Dortmund, Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe) und Industrie (Fa. Condensator Dominit, E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH) ein gleichstromgespeistes Stromschienensystem mit integriertem intelligenten Energiespeicher, zentraler Gleichstrom-Einspeisung, Pufferkondensatoren und Lichtbogenüberwachung, welche die Energieübertragung in den Fertigungsstraßen der verarbeitenden Industrie optimieren soll.

Konsortialpartner aus Forschung & Industrie im EU Förderprojekt effiDCent

Im Rahmen des Förderprojektes, welches durch die Europäische Union und das Land NRW gefördert wird, verfolgt man das Ziel, die Energieeffizienz von Fertigungs- und Produktionsstraßen zu steigern und netzbedingte Produktionsstillstände zu minimieren und dementsprechend einen optimalen Fertigungsprozess zu generieren.  So würde im Idealfall bei einer Umstellung von Wechsel- auf Gleichspannung eine Anordnung von Pufferkondensatoren und intelligenten Energiespeichern eine enorme Materialreduzierung und eine Änderung des Leitermaterials bewirken. Des Weiteren spart der Kunde an Gleichstrom-Wandlern und Kondensatoren. Dementsprechend werden diese nur zentral an der stationären Einspeisung benötigt.

Am 7. August 2019 trafen sich die Konsortialpartner zum gemeinsamen Projekt Kick-Off im VAHLE Demo Zentrum in Kamen. Die Projektpartner nutzten diesen Tag, um sich gegenseitig kennenzulernen und die individuellen Kernkompetenzen vorzustellen. Außerdem wurden die Projektpartner durch die Fertigung des Stromübertragungsspezialisten geführt.

„In den Fertigungsstraßen dieser Welt wird auf Wechselspannung zur Verteilung der Energie gesetzt“, erklärt Marco Hermanni, Projektmanager und -koordinator bei VAHLE. „Die Energieversorgung der Fertigungsstraßen via Stromschienensystem erfolgt momentan industrieweit fast ausnahmslos via Wechselspannung, welche aber über DC-Wandler und Zwischenkreiskondensatoren je Abnehmer auf die Vor-Ort-Bedingungen zwei Mal gewandelt werden müssen.“

Eine Umstellung der Energieeinspeisung hin zur Gleichspannung lässt große Effizienzvorteile zu. In diesem Vorhaben werden gleichstrombasierte Stromschienen für die effiziente Energieübertragung in Fertigungsstraßen, z.B. in den häufig verwendeten Elektrohängebahnen, erforscht. Wesentliche Innovationen wären dabei die massive Materialeinsparung von Kupfer durch Gleichstromübertragung sowie alternative Leiterwerkstoffe, die Verwendung einer zentralen Gleichstrom-Einspeisung mit Fehlerabschaltung und resultierender Baugrößenreduzierung der Umrichter durch geregelte Gleichspannung und einer Lichtbogenerkennung. Zusätzlich bringt die Anbringung von Pufferkondensatoren entlang der Stromschiene eine dynamische Stabilität bei gleichzeitigem Rückgang der Gesamtkapazität mit. Am Ende würde die Nutzung von intelligenten Energiespeichern, um kurzzeitig höchste Peaks an Lastanforderungen abdecken zu können, eine gleichmäßige Konditionierung des Energiebedarfes ermöglichen.

Steigerung der Energieeffizienz von Fertigungsstraßen in der Automobilindustrie

Mit der Anbringung von Pufferkondensatoren entlang der Stromschiene betritt das Forschungskonsortium Neuland. Insbesondere die Sicherstellung der Stabilität ist die größte Herausforderung, die beträchtliche Forschungsanstrengungen erfordert. Dennoch sind die Vorteile des vorgeschlagenen gleichstrombetriebenen Stromschienensystems immens. Durch den Umstieg von Wechsel- auf Gleichstrom in Kombination mit Pufferkondensatoren gelingt eine deutliche Reduzierung des Kupferbedarfs der Schiene.

Dies könnte bis zu 50 % Materialreduzierung bedeuten verbunden mit der Anhebung des Wirkungsgrads der Abnehmer um bis zu 15%. Außerdem erlauben die zentrale Gleichstromeinspeisung und die Pufferkapazität eine deutlich einfachere Konstruktion der Abnehmer. Ferner muss die Einspeisung aufgrund der intelligenten Energiespeicher nunmehr nur für die Nennleistung und nicht mehr für die Peaks – die Spitzenleistung – ausgelegt werden. Denn die Produktion auf Gleichstrombasis erweist sich als robuster gegenüber Schwankungen von Angebot und Qualität des Netzes.

Stabile und sichere Netzqualität sowie Rückgewinnung von Bremsenergie im DC-Betrieb

So lassen sich neben enormer Kosteneffizienz auch entscheidende Vorteile für die Energiewende und Industrie 4.0 voranbringen. Durch einen Wechsel auf Gleichstromeinspeisung in der Industrie ließe sich viel leichter Strom aus erneuerbaren Quellen in die Netze bringen.

Das Konsortium profitiert von der Unterstützung der Mercedes-Benz AG. Die Projekt-Partner können die Forschungsergebnisse an der Daimler-hauseigenen Test-Elektrohängebahn in Sindelfingen testen.

„Gerade die Rückeinspeisung beispielsweise von Bremsenergie ist gegenwärtig durch den Einsatz von Wechselstrom nur begrenzt oder nur mit dem Einsatz von speziellen rückspeisefähigen Frequenzumrichtern möglich. Der Einsatz unter Gleichstrom offeriert hier weitere Vorteile und stellt nicht nur eine stabile und sichere Netzqualität sicher, sondern macht die Nutzung von Bremsenergie einfach möglich. Und es bleibt nicht nur bei der reinen Theorie. Die Forschungsergebnisse werden live in einer Elektrohängebahn-Testanlage bei der Mercedes-Benz AG in Sindelfingen getestet, “erklärt Marco Hermanni.

Schlussendlich erwartet das Konsortium, dass die Gesamtenergieeffizienz eines Elektrohängebahnsystems allein durch die vorgeschlagenen Innovationen um 17-25% gesteigert werden kann, und dies bei deutlich einfacheren und damit kostengünstigeren Abnehmern. Die Innovationen in diesem Projekt werden in einem realitätsnahen Demonstrationssystem evaluiert und abschließend qualifiziert. Dies geschieht in enger Abstimmung mit den Anwendern, weshalb erwartet wird, dass aufgrund der großen Vorteile des Systems nach Projektabschluss hervorragende Möglichkeiten zur Verwertung der Projektergebnisse bestehen und die Industrie in NRW damit nachhaltig gestärkt wird.

 

Das Förderprojekt effiDCent auf einem Blick:

  • Themenschwerpunkt des Forschungsprojekts: Entwicklung einer gleichstromgespeisten Stromschiene für Fertigungsstraßen in der Industrie
  • Projektpartner: Paul Vahle GmbH & Co. KG (Konsortialführer), Technische Universität Dortmund, Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Fa. Condensator Dominit und E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH als assoziierter Partner.
  • Projektdauer: Juli 2019 – Juni 2022
  • Projektträger ist das Forschungszentrum Jülich PTJ.
  • Elektrohängebahn-Testanlage im Mercedes-Benz Werk Sindelfingen
  • Dieses Vorhaben wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.

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