LAPP's gelijkstroom portfolio

Vooral als de bron voor elektriciteitsopwekking afkomstig is van hernieuwbare energiebronnen zoals fotovoltaïsche systemen, is het gebruik van gelijkstroom bijzonder efficiënt. Deze energiebronnen produceren gelijkstroom (DC), die via omvormers moet worden omgezet in wisselstroom (AC). Is de eindverbruiker daarentegen weer een digitaal apparaat zoals een laptop, smartphone, een LED-lamp of laadstation voor elektrische voertuigen of een intelligente productie-eenheid in een fabriek, dan is een dubbele conversie nodig, omdat deze eindverbruikers alleen met gelijkstroom (DC) werken. Dit leidt tot enorme conversieverliezen. Zelfs intelligente productie-eenheden (b.v. snelheidsgestuurde aandrijvingen of robots) in een fabriek bevatten vaak een interne tussenkring voor gelijkstroom, waarvoor geen conversiefase met een gelijkstroomvoeding nodig is.

Deskundigen gaan ervan uit dat het consequente gebruik van gelijkstroom in de industrie niet alleen de integratie van hernieuwbare energiebronnen gemakkelijker maakt, maar ook omzettingsverliezen tussen wisselstroom en gelijkstroom voorkomt die, afhankelijk van de toepassing, in de orde van eencijferige percentages liggen. Bovendien biedt het gebruik van gelijkstroom verdere voordelen in termen van energie-efficiëntie. Minder conversiestappen en minder kernen met vaak kleinere geleiderdoorsneden leiden ook tot materiaalbesparing en een efficiënter gebruik van hulpbronnen in vergelijking met AC. Dit betekent dat gelijkstroom in de toekomst een sleutelrol zal spelen in de industriële stroomvoorziening.

"Duurzame energie-efficiëntie en de snelle overschakeling op hernieuwbare energiebronnen kunnen alleen met succes worden vormgegeven als we consequent steeds meer overschakelen op gelijkstroom en conversieverliezen vermijden. We hebben een ommekeer nodig", benadrukt Dr. Karsten Fuchs, ingenieur bij de afdeling innovatie en geavanceerde technologie van Lapp Holding SE. Daarom heeft de wereldwijde marktleider voor geïntegreerde oplossingen op het gebied van kabel- en verbindingstechnologie het onderwerp gelijkstroom al in een zeer vroeg stadium aangepakt en is hij actief in de ontwikkeling van kabels en draden voor laagspanningsgelijkstroomnetwerken voor industriële toepassingen. Op basis van deze bevindingen presenteerde LAPP als eerste ter wereld zijn DC-portfolio.

Hiertoe behoort bijvoorbeeld de ÖLFLEX^® DC GRID 100 - een gelijkstroomkabel voor energiedistributie in gebouwen en voor het aansluiten van industriële installaties. Hij is ideaal voor het opzetten van energiebesparende gelijkstroomnetten in industriële installaties in het laagspanningsbereik, bijvoorbeeld voor gebruik in regelsystemen, motoren en frequentieomvormers. De flexibele gelijkstroomkabel voor ondergrondse installatie met kleurcode volgens EN 60445 heeft goede installatie-eigenschappen dankzij het ontwerp van de fijndradige, flexibele uitvoering van de geleiders. Hij kan worden gebruikt in droge, vochtige en natte omgevingen en is bestand tegen hoge mechanische belastingen. Hij kan rechtstreeks ondergronds worden gelegd of open in kabelgoten worden gelegd.

De DC-portfolio omvat echter ook de ÖLFLEX^® DC 100 met een nieuwe kleurcodering van de aders volgens de in 2018 geactualiseerde norm DIN EN 60445 (VDE 0197) voor gelijkstroomkabels. Andere kabels zijn de ÖLFLEX^® DC SERVO 700 DC hybride kabel voor stationaire toepassingen, de ÖLFLEX^® DC CHAIN 800 van TPE voor bewegende toepassingen, of de eerste DC robotkabel ÖLFLEX^® DC ROBOT 900 met kernisolatie van TPE en een mantel van PUR, evenals de halogeenvrije, zeer vlambestendige eenaderige kabel ÖLFLEX^® DC ESS SC voor gelijkstroomtoepassingen tot 1,5 kV voor gebruik in energieopslagsystemen (ESS).

DC-kabels en andere componenten alleen zijn echter verre van voldoende voor een betrouwbare werking. Actueel zijn bijvoorbeeld de normering en standaardisering van DC-technologie. LAPP was daarom een ondersteunde partner in het onderzoeksproject DC industrie2. In het project DC Industrie2 hebben de onderzoekers en 40 partners zich tot taak gesteld concepten voor een intelligent DC voedingssysteem te ontwikkelen en te testen. Het Duitse ministerie van Economische Zaken en Klimaatbescherming (BMWK) ondersteunde het project, dat liep tot maart 2023. LAPP deed onderzoek naar de langetermijnstabiliteit van isolatiematerialen voor DC-kabels en -draden.

Lang geleden hadden LAPP en de Technische Universiteit Ilmenau in experimenten ontdekt dat isolatiematerialen in een gelijkstroomveld een ander verouderingsgedrag vertonen dan in een wisselstroomveld. Zo belastten onderzoekers van de Technische Universiteit Ilmenau enkele aders met verschillende isolatiematerialen in een waterbad van 80°C met 1 kV gelijkspanning gedurende een periode van 2.500 uur om de effecten in snelle beweging te volgen. De resultaten waren dat sommige kabels met PVC of halogeenvrije isolatie veel sneller waren dan alle teststukken met TPE-isolatie. Verder onderzoek is nodig om nauwkeuriger uitspraken te kunnen doen, vooral wat betreft de juiste testmethode. Niettemin is er geen reden om kabels met PVC-isolatie van hogere kwaliteit weg te laten bij gelijkspanningstoepassingen.

LAPP is sinds het najaar van 2022 ook stichtend lid van de Open Direct Current Alliance (ODCA). Dit is een alliantie van bedrijven, onderzoeksinstituten en de ZVEI die tot doel heeft de DC-technologie een nieuwe impuls te geven. De ODCA is vervolgens de internationale en praktische voortzetting van de Duitse gelijkstroomonderzoeksprojecten DC-Industrie en DC-Industrie2 en werkt sinds 2016 met meer dan 40 partners uit industrie en onderzoek aan de implementatie van de energierevolutie in de industriële productie. Het werkt ook nauw samen met de stichting Current/OS.

• Het opbouwen van een internationaal DC-ecosysteem en het vestigen van DC-technologie voor vele toepassingen.
• Nauwe samenwerking tussen gebruikers, planners, fabrikanten, leveranciers, onderzoeksinstellingen, normalisatieorganisaties en verenigingen.
• Internationale verspreiding van kennis en oplossingen over gelijkstroomnetten.
• Bescherming van investeringen door de ontwikkeling en vestiging van een innovatief en duurzaam gelijkstroomsysteem.
• Platform voor het opzetten van verdere onderzoeksprojecten.
• Het informeren en overtuigen van politiek en maatschappij over de mogelijkheden van gelijkstroom op weg naar een grondstofbesparende, CO2-neutrale wereld.

"Gelijkstroomtechnologie zal de industriële productie ingrijpend veranderen en zal in de toekomst worden gebruikt in individuele infrastructuurprojecten". De tijd is rijp voor een keerpunt", zegt Jürgen Beck, productmanager bij U.I. Lapp GmbH.