LAPP:n tasavirta tuoteportfolio

Asiantuntijat ovat jo ennustaneet, että sähkön kysyntä teollisuudessa, kotitalouksissa ja liikenteessä tulee jatkamaan kasvuaan tulevina vuosina lisääntyvän sähköistyksen vuoksi. Samaan aikaan myös energiakustannukset nousevat. Onko sähkö pian "luksusresurssi"? Miten sähkön saatavuutta voidaan lisätä? Tasavirran johdonmukainen käyttöönotto olisi hyvä vaihtoehto. LAPP on edelläkävijä matalajännitteisten tasavirtaverkkokaapeleiden ja johdinten kehittämisessä teollisiin sovelluksiin ja meillä on jo laaja valikoima tasavirralle soveltuvia liitäntäratkaisuja.

Tehokkuutta uusiutuvan energian tuotantoon

Varsinkin, jos sähkö tuotetaan uusiutuvista energialähteistä, kuten aurinkovoimajärjestelmistä, tasavirran käyttö on hyvin tehokasta. Nämä energialähteet tuottavat tasavirtaa (DC), joka on muunnettava vaihtovirraksi (AC) inverttereiden avulla. Toisaalta, jos loppukäyttäjä on digitaalinen laite, kuten kannettava tietokone, älypuhelin, LED-lamppu, sähköautojen latausasema tai älykäs tuotantoyksikkö tehtaassa, se edellyttää kaksoismuunnoksen, koska nämä loppukäyttäjät toimivat vain tasavirralla (DC). Tämän seurauksena syntyy suuria muunnoshäviöitä. Myös älykkäät tuotantoyksiköt (esim. nopeusohjatut taajuusmuuttajat tai robotit) tehtaassa sisältävät usein sisäisen DC-välipiirin, jota varten ei tarvita muunnosvaihetta DC-syötöllä. Asiantuntijat olettavat, että tasavirran johdonmukainen käyttö teollisuudessa ei ainoastaan mahdollista uusiutuvien energialähteiden helpompaa integrointia, vaan myös välttää muunnoshäviöitä AC:n ja DC:n välillä 1–9 % sovelluksesta riippuen. Lisäksi DC:n käyttö tarjoaa muita etuja energiatehokkuuden suhteen. Vähemmän muunnosvaiheita ja vähemmän johtimia sekä pienentyneet johtimien poikkipinnat johtavat myös materiaalisäästöihin sekä suurempaan resurssitehokkuuteen verrattuna AC:hen. Tämä tarkoittaa, että tasavirta on tulevaisuudessa keskeisessä roolissa teollisuudessa käytettävässä sähkössä.

Tasavirralla vältetään muunnoshäviöt 

"Kestävä energiatehokkuus ja nopea siirtyminen uusiutuviin energialähteisiin onnistuu vain, jos siirrymme yhä enemmän tasavirtaan ja vältämme muunnoshäviöt. Tarvitsemme käännekohdan", korostaa Dr. Karsten Fuchs, insinööri Lapp Holding SE:n innovaatio- ja edistyneen teknologian osastolla. Siksi globaali markkinajohtaja kaapeli- ja liitäntäteknologian integroitujen ratkaisujen alalla on ottanut tasavirran kehityskohteeksi jo hyvin varhain ja on aktiivinen matalajännitteisten tasavirtaverkkojen kaapeleiden ja johdinten kehittämisessä teollisiin sovelluksiin. Näiden löydösten pohjalta LAPP esitteli ensimmäisenä maailmassa DC-tuoteportfolion.

Näitä tuotteita ovat esimerkiksi ÖLFLEX® DC GRID 100 - tasavirtakaapeli energianjakeluun rakennuksissa ja teollisuuslaitoksissa. Kaapeli on ihanteellinen energiansäästöön matalajännitteisten teollisuuslaitosten DC-verkkojen rakentamisessa, esimerkiksi ohjausjärjestelmissä, moottoreissa ja taajuusmuuttajissa. Tällä taipuisalla tasavirtakaapelilla, joka on tarkoitettu myös maanalaiseen asennukseen, ja jossa on värikoodaus EN 60445 mukaisesti, on hyvät asennusominaisuudet joustavien ohutlankaisten johtimien rakenteen ansiosta. Kaapelia voidaan käyttää kuivissa, kosteissa ja märissä ympäristöissä ja se kestää suuria mekaanisia kuormituksia. Se voidaan asentaa suoraan maan alle tai kaapelikouruihin.

DC-tuoteportfolio

DC-tuoteportfolioon kuuluu myös ÖLFLEX® DC 100, mutta uudella johdinvärityksellä DIN EN 60445 (VDE 0197) standardin mukaisesti tasavirtakaapeleille, joka päivitettiin vuonna 2018. Muita kaapeleita ovat ÖLFLEX® DC SERVO 700 tasavirtahybridikaapeli kiinteisiin sovelluksiin, ÖLFLEX® DC CHAIN 800, joka on valmistettu TPE:stä (Thermoplastic Elastomers) liikkuviin sovelluksiin, ja ensimmäinen DC-robottikaapeli ÖLFLEX® DC ROBOT 900, jossa on TPE:stä valmistettu johdineriste ja PUR:sta (polyuretaani) valmistettu ulkovaippa, sekä halogeeniton ja erittäin paloapidättävä yksijohdinkaapeli ÖLFLEX® DC ESS SC tasavirtasovelluksiin, joka sopii 1,5 kV asti energian varastointijärjestelmiin (ESS, Energy Storage Systems).

Pitkäjänteistä tuotekehitystä

Pelkät tasavirtakaapelit ja muut komponentit eivät kuitenkaan riitä luotettavaan toimintaan. Nykyiset kehityskohteet löytyvät esimerkiksi tasavirtateknologian normittamisesta ja standardisoinnista. LAPP oli siksi tuettu kumppani tutkimusprojektissa DC industrie2. DC Industrie2 -projektissa tutkijat ja 40 kumppania asettivat itselleen tehtäväksi kehittää ja testata konsepteja älykkäälle tasavirtasyöttöjärjestelmälle. Saksan liittovaltion talous- ja ilmastonsuojeluministeriö (BMWK) tuki projektia, joka kesti vuoden 2023 maaliskuun loppuun. LAPP tutki tasavirtakaapeleiden ja -johdinten eristysmateriaalien pitkäaikaista stabiilisuutta.

Jo kauan sitten LAPP ja Ilmenau Technical University havaitsivat kokeissa, että eristysmateriaalit vanhenivat eri lailla tasavirtakentässä kuin vaihtovirtajännitekentässä. Esimerkiksi Ilmenau Technical Universityn tutkijat kuormittivat yksittäistä johdinta eri eristysmateriaaleilla vedessä 80°C:ssa 1 kV tasavirtajännitteellä 2 500 tunnin ajan nopeuttaakseen vaikutusten seurantaa. Tulokset osoittivat, että jotkut PVC-eristetyt tai halogeenittomat kaapelit vanhenivat paljon nopeammin kuin kaikki TPE-eristetyt koepalat. Lisätutkimuksia tarvitaan, jotta voidaan tehdä tarkempia lausuntoja, varsinkin sopivan testimenetelmän suhteen. Kuitenkaan ei ole mitään syytä jättää korkealaatuisempia PVC-eristeisiä kaapeleita pois tasavirtajännitesovelluksista. 

LAPP on myös ollut perustajajäsenenä Open Direct Current Alliance (ODCA) -allianssissa syksystä 2022 lähtien. Tämä on yritysten, tutkimuslaitosten ja ZVEI:n (Saksan sähkö- ja elektroniikkateollisuusliitto) allianssi, jonka tavoitteena on antaa uutta vauhtia tasavirtateknologialle. ODCA on kansainvälinen ja käytännöllinen jatkumo saksalaisille tasavirtatutkimusprojekteille DC-Industrie ja DC-Industrie2. Se on työskennellyt vuodesta 2016 lähtien yli 40 teollisuus- ja tutkimuskumppanin kanssa, energiavallankumouksen toteuttamiseksi teollisuustuotannossa. Se tekee myös tiivistä yhteistyötä Current/OS-säätiön kanssa.

ODCA keskittyy kuuteen keskeiseen asiaan:

1. Kansainvälisen DC-ekosysteemin rakentaminen ja DC-teknologian vakiinnuttaminen moniin sovelluksiin.

2. Tiivis yhteistyö käyttäjien, suunnittelijoiden, valmistajien, tavarantoimittajien, tutkimuslaitosten, standardointiorganisaatioiden ja yhdistysten välillä.

3. Tasavirtaverkkoja koskevan tiedon ja ratkaisujen kansainvälinen jakaminen. 

4. Investointien suojaaminen innovatiivisen ja kestävän tasavirtajärjestelmän kehittämisen ja käyttöönoton avulla. 

5. Foorumi jatkotutkimushankkeiden suunnittelua varten. 

6. Tiedottaminen ja vakuuttaminen politiikalle ja yhteiskunnalle tasavirran mahdollisuuksista matkalla kohti resursseja säästävää ja CO2-neutraalia maailmaa.

"Tasavirtatekniikka tulee ratkaisevasti muuttamaan teollista tuotantoa ja sitä käytetään tulevaisuudessa yksittäisissä infrastruktuurihankkeissa". Aika on kypsä käännekohdalle", sanoo U.I. Lapp GmbH:n tuotepäällikkö Jürgen Beck.

Lisätiedot

Tuoteryhmäpäällikkö Jukka Vepsäläinen, jukka.vepsalainen(a)lapp.com, puh. 020 764 6510