Die Klimafreundlichkeit beginnt auf dem Dach der Next-Factory, wo eine Photovoltaik-Anlage rund 1,6MWh pro Jahr an Energie produziert. Der gewonnene Strom wird über ein Gleichstromnetz direkt in den Betrieb eingespeist, ohne dass er – wie üblich – in Wechselstrom umgewandelt wird. Allein dadurch werden jährlich bis zu 15 Prozent Energie eingespart. In Verbindung mit einem intelligenten Energiemanagement sowie Batterie- und thermischen Speichern sinken die Energiekosten der Next Factory laut Betreiber jährlich um 35 Prozent. Zudem ist die neue Produktionsstätte gänzlich elektrifiziert und produziert CO2-neutral.
Das Gleichstromnetz der Fabrik funktioniert dabei wie eine Art Kreislaufwirtschaft für Energie. Es verbindet die gleichstromproduzierende Photovoltaikanlage auf dem Dach ohne Wandlungsverlust mit Gleichstrom-Abnehmern und -Speichern innerhalb der Produktionsstätte. Rechnet man hoch, wie viele Produktions-, Lager- und Logistikflächen es in Deutschland gibt, zeigt sich deutlich das Potenzial von Gleichstrom und eigener Gleichstromnetze für die Energiewende.
Interview mit Dr. Michael Ettl, Director Operations und Projektleiter Next Factory bei Schaltbau
Wie entstand die Idee, Pionierarbeit zu leisten und eine reine Gleichstromfabrik zu errichten? Was waren Ihre Triebfedern?
Michael Ettl: Schaltbau entwickelt und produziert seit über 90 Jahren Gleichstromkomponenten. Da ist es nahezu selbstverständlich, dass man am Aufbau eines eigenen Gleichstromnetzes in der neuen Fabrik nicht vorbeikommt. Zudem hat uns von Anfang an der simple Gedanke motiviert, den auf dem Fabrikdach erzeugten Gleichstrom aus der PV ohne Wandlungsverluste in den Verbrauchern direkt zu nutzen. Wir wollen damit aufzeigen, dass die direkte Nutzung von Gleichstrom die Energieeffizienz erhöhen kann.
Bisher gibt es diesbezüglich noch keine Vorbilder. Woran haben Sie sich orientiert, bzw. wie sind Sie die Planung angegangen?
Ettl: Ganz zu Beginn haben wir uns an den uns bekannten Applikation, wie beispielsweise Schienenfahrzeuge, orientiert. Diese Applikationen beinhalten kleine Gleichstromnetze. Die Expertise dafür hatten wir bereits im eigenen Unternehmen verfügbar. Parallel dazu haben wir in der Konzeptphase sehr eng mit dem Fraunhofer IPA zusammengearbeitet. Wir konnten dadurch auf die aktuellen Erfahrungen aus dem wissenschaftlichen Umfeld, aber auch das vorhandene Netzwerk an Unternehmen, die sich mit dem Thema befassen, zugreifen.
Die Investitionskosten für die Next Factory betrugen rund 60 Millionen Euro. Wie viel hätte der Bau einer konventionellen Wechselstrom-Fabrik gekostet?
Ettl: Durch die Parallelinstallation eines zusätzlichen Gleichstromnetzes ist es im Vergleich zu einer reinen Wechselstromfabrik in der Next Factory selbstverständlich zu Mehrkosten gekommen. Allerdings wäre es falsch, für zukünftig gebaute Fabriken grundsätzlich von diesen Mehrkosten auszugehen. Ab einer gewissen Masse an DC-fähigen Verbrauchern, werden im Industrieumfeld reine Gleichstromfabriken möglich sein. Aufgrund der geringeren Leitungsquerschnitte, die durch Energierekuperation und zeitweise Inselnetzbetriebe möglich werden, kann man sogar davon ausgehen, dass Gleichstromfabriken in der Zukunft geringere Investitionen erfordern als konventionelle Wechselstrom-Fabriken.
Lassen sich denn tatsächlich alle Fabrikbereiche mit Gleichstrom betreiben?
Ettl: Aktuell haben wir hier das klassische Henne-Ei-Problem. Es wäre in sehr vielen Bereichen möglich und energetisch sinnvoll. Aber es fehlen die DC-fähigen Geräte. Erst wenn der Markt eine entsprechende Größe hat, sind viele Hersteller bereit DC-fähige Komponenten anzubieten. Nachdem es aber, gerade bei Neubauten, immer mehr Gleichstromfabriken gibt, bin ich zuversichtlich, dass sich der Markt entwickelt und in ein paar Jahren auch nahezu alle Fabrikbereiche mit Gleichstrom betrieben werden.
Die Next Factory ist ein sog. Green-Field-Projekt, das heißt sie wurde von Vornherein als Gleichstromfabrik ausgelegt und dann erbaut. Würden Sie interessierten Unternehmen derzeit zu einem Retrofit bestehender Produktionsstätten raten, oder wäre dies Ihrer Erfahrung nach mit zu viel Aufwand verbunden?
Ettl: Das hängt stark davon ab, was das jeweilige Unternehmen mit dem Gleichstromnetz betreibt. Wir sehen beispielsweise für unser Logistiksystem, dass sich hier auch eine Umrüstung bestehender Systeme oder ein Retrofit von Fabriken rechnet. Die Vielzahl von parallel ablaufenden Hebe- und Senkvorgängen ermöglicht eine dezentrale Rekuperation von Energie. Dies senkt nicht nur den Energiebezug in Summe, sondern auch die sogenannten Peaks für die sonst eine erhöhte Bezugsleistung beim Energieversorger zu zahlen wäre.
Planen Sie weitere Ihrer weltweiten Standorte mit Gleichstromnetzen auszustatten?
Ettl: Wir arbeiten derzeit im Zusammenhang mit unserer Wachstumsstrategie auch an der Weiterentwicklung unseres globalen Footprints. Stand heute hat keiner unserer Standorte die kritische Größe, die diese Investition rechtfertigt. Wir berücksichtigen dies jedoch in der zukünftigen Planung.
Nach rund einem Jahr Betrieb der Next Factory: Wie fällt Ihr vorläufiges Fazit aus? Haben sich Ihre Erwartungen erfüllt, oder sind Sie auf Herausforderungen gestoßen, die im Voraus so nicht abzusehen waren?
Ettl: Bevor wir unser DC-Netz mit dem integrierten Energiespeicher ans Netz genommen haben, war ich erstaunt darüber, wie häufig es kürzere Stromausfälle gibt. Insofern hat das DC-Grid im Hinblick auf den sicheren Netzbetrieb meine Erwartungen übererfüllt. Zudem haben wir während der Planung und Inbetriebnahme viel gelernt, wie wir mit der Erweiterung unseres Produktportfolios Gleichstromnetze sicherer und intelligenter machen können. Die größten Herausforderungen hatten wir hinsichtlich Zertifizierungen und Abnahmen. Nachdem wir jedoch mit der Pionierarbeit der Next Factory einen ersten Referenzfall geschaffen haben, sollte es anderen Unternehmen dabei leichter fallen.
