Warum ist Ihre Hochschule Mitglied der ODCA?
Benjamin Gutwald: Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) gehört mit rund 40.000 Studierenden zu den 15 größten Universitäten Deutschlands. Der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS), geleitet von Professor Jörg Franke, vertritt die FAU in der Open Direct Current Alliance (ODCA) und spezialisiert sich auf die Entwicklung innovativer Lösungen für die Automatisierungstechnik und die Produktion mechatronischer Systeme, mit einem Schwerpunkt auf Effizienz, Nachhaltigkeit und digitaler Transformation.
Durch die Mitgliedschaft in der ODCA arbeiten wir mit globalen Experten zusammen, um Fortschritte in DC-Anwendungen voranzutreiben und robuste sowie nachhaltige industrielle Energielösungen zu gewährleisten. Da wir sehr industrienah arbeiten erhalten können wir so die direkten Interessen der Industrie in unsere Forschung integrieren und unsere neusten Erkenntnisse mit den ODCA-Partnern teilen.
Markus Dirnberger: Die DHBW Mosbach engagiert sich in der Open Direct Current Alliance (ODCA), um die Entwicklung von Gleichstromtechnologien aktiv voranzutreiben. Die Plattform fördert den Wissensaustausch, der besonders für unsere angewandte Forschung entscheidend ist, und unterstützt die praxisnahe Ausbildung unserer Studierenden. So stärken wir unser Netzwerk und bereiten unsere Studierenden auf zukunftsweisende Technologien vor.
Woran forschen Sie im Bereich der DC-Technologie?
Gutwald: Unser Engagement für DC-Netze basiert auf dem Ziel, die industrielle Nachhaltigkeit zu verbessern und einen wesentlichen Beitrag zur CO2-neutralen Produktion zu leisten. Das 2022 gestartete IGF-Projekt DC|hyPASim ist ein herausragendes Beispiel für diese Zielsetzung. In Zusammenarbeit mit rund 40 Industrie- und Forschungspartnern untersuchen wir hybride AC/DC-Netze in automatisierten Produktionsanlagen. Dazu entwickeln wir einen Demonstrator, der verschiedene industrielle Energieverbraucher, Speichersysteme und PV-Systeme integriert. Dieser dient als Testobjekt für die Durchführung verschiedener Studien und Vergleiche zu industriellen DC-Netzen, für Prototypentests und für zukünftige Schulungszwecke. Unsere weiteren Tätigkeiten am Lehrstuhl FAPS umfassen die simulationsbasierte Planung dieser Netze, Power-Hardware-in-the-Loop-Simulationen, KI- & Agentenbasierte Energiemanagementlösungen sowie die Implementierung und Operationalisierung von digitalen Zwillingen und digitalen Schatten für gleichstrombasierte Produktionssysteme.
Dirnberger: Unsere Forschung im Bereich der DC-Technologie konzentriert sich auf effiziente Energieumwandlungsprozesse, mit einem Schwerpunkt auf Leistungselektronik und DC/DC-Wandler. Gemeinsam mit unseren Partnern optimieren wir die Energieumwandlung, integrieren sie in bestehende Netze und entwickeln neue Topologien. Dabei stehen Effizienz und Nachhaltigkeit im Fokus, um innovative Lösungen für Industrie und Gebäudemanagement zu schaffen.
Was sind Ihrer Meinung nach die größten Herausforderungen für die Etablierung der DC-Technik im industriellen Umfeld?
Gutwald: Industrielle Gleichstromnetze bieten nicht nur erhebliches Potenzial für Energie- und Ressourceneinsparungen, sondern auch zahlreiche weitere Vorteile. Die ersten leistungsstarken Demonstrationsanlagen entstehen im Rahmen von Forschungsprojekten, wodurch das notwendige Wissen für die regelkonforme Planung und Inbetriebnahme dieser Systeme nur auf wenige Experten verteilt ist. Der ganzheitliche Überblick über die einzuhaltenden Standards und Richtlinien ist daher oft begrenzt.
Ohne geeignete softwarebasierte Planungsmethoden gestaltet sich die sichere, effiziente und wirtschaftliche Auslegung der Netzkomponenten äußerst komplex. Während Komponentenentwickler und Hersteller das große Geschäftspotenzial erkannt haben, fehlen Anwendern – insbesondere produzierenden Unternehmen – ohne die genannten Softwaretools die notwendigen Grundlagen, um fundierte Investitionsentscheidungen für diese neue Technologie zu treffen.
Eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschung, Entwicklung und industrieller Anwendung ist daher unerlässlich, um den notwendigen Rollout dieser zukunftsträchtigen Technologie voranzutreiben.
Dirnberger: Eine der größten Herausforderungen für die Etablierung der DC-Technik im industriellen Umfeld ist die Entwicklung umfassender Gesamtkonzepte, die sowohl sicherheitsrelevante Anlagen als auch IT-Systeme effizient integrieren. Es braucht durchdachte Lösungen, um Gleichstromtechnologien nahtlos in bestehende Systeme einzuführen und ihre Vorteile voll auszuschöpfen.
In welchen Branchen und Ländern ist das Interesse an der DC-Technologie am größten?
Gutwald: Die großen Technologietreiber sind einerseits die Branche der Elektro- und Automatisierungstechnik, welche mit DC-Produkten neue Marktpotenziale für sich erschließen. Populäre Technologieanwender sind OEM der Automobilindustrie mit eigenen (geplanten) Testzellen. In der industriellen Welt stellen (rekuperative) Antriebssysteme, Kleinspannungssysteme und Systeme der technischen Gebäudeausrüstung die häufigsten Anwendungsfälle dar. Darüber hinaus spielen auch die Branchen der regenerativen Energieerzeugung und Speicherung sowie die Ladeinfrastruktur und Gleichstromkreise innerhalb von Elektrofahrzeugen eine Schlüsselrolle. Ebenfalls eignen sich Produkte aus der Bahntechnik zur Diversifizierung.
Der Wettbewerb im Bereich der DC-Netze ist allerdings global und nicht auf Deutschland beschränkt. Unternehmen aus China, Japan und den USA bieten starken Wettbewerb und entwickeln eigene Standards. Die ODCA bietet hier eine optimale Austauschplattform für eine gemeinsame sinnvolle Technologieverbreitung.
Dirnberger: Das Interesse an DC-Technologie ist besonders in der IT-Branche, der Automobilindustrie und der Automatisierungstechnik groß. In Europa, den USA, Japan und China gewinnt die Technologie zunehmend an Bedeutung, da sie sowohl zur CO2-Reduktion als auch zur Kostenreduktion und zur Integration erneuerbarer Energien beiträgt.
