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So wird das Vollstromleben

Tilman Weber

Versteckt steht die Schwester der Gleichstrom-Schnellladesäule mit Rückspeisetechnik im nicht zugänglichen Teil des Themenpark-Würfels Elektromobilität. Dort steckt in einem Serverschrank die Steuerungs-, Kommunikations- und Energiemanagementtechnik, die Energieflüsse überwacht, Ladevorgänge optimiert und bei entsprechender Auslegung den Leistungsbooster für das bildlich gesprochen schnelle Drucktanken steuert. Als Double der Ladesäule verkörpert die rechnende Schwester einen wesentlichen Charakter der All Electric Society (AES), die Phoenix Contact in diesem Themenpark erlebbar macht: Die komplett elektrisch nur aus Wind- und Sonnenkraft betriebene AES ist immer doppelt aufgebaut. Eine digitale Ebene regelt den optimalen Stromfluss dieser klimaneutralen Gesellschaft immer mit.

Das Automatisierungs-Unternehmen hat die fast 7.900 Quadratmeter große begehbare Ausstellungslandschaft am Firmenstandort Blomberg mit 7 Kilometer verlegter Stromkabel und 12 Kilometer dazu gepackter Datenkabel zum Feierjahr seines 100-jährigen Bestehens 2023 eröffnet.

19 Kilometer verlegte Strom- und Datenkabel sind das pulsierende Adern- und Nervengeflecht, um die vollelektrische Gesellschaft der Zukunft im All Electric Society Park von Phoenix Contact vorzuführen.

Der „All Electric Society Park“ lässt Besuchende auf einem Rundkurs durch eine gärtnerisch geschmackvolle Landschaft in sechs Ausstellungswürfel eintreten, die hier Cubes heißen. In ihnen führt das Erneuerbare-Energien-Anlagen, Industrieunternehmen und Gebäude ausstattende Phoenix Contact die Energieversorgungsbereiche dieser Elektrogesellschaft vor: Nach Verlassen des dreistöckigen Pavillons mit Schulungsräumen und dem Schauraum für das Parkkonzept geht es Cube für Cube zu den Themenschwerpunkten: Solarenergie, lokales Stromnetz, Energieverteilung, Wärme- und Kälteversorgung, Wasser- und Landschaftshaushalt – sowie eben Elektromobilität.

Zudem stellen zwei Solartracker mit dem Sonnenlauf nachdrehenden Module-Kreisflächen, eine begehbare Windturbinengondel und ein Eiszaun echte Technik zum Anfassen aus. Auf den Cube-Dächern, in der Pavillon-Glasfassade und im Rundweg eingelassene Photovoltaik (PV) liefert mit 155 Kilowatt (kW) Nennleistung jährlich 2 Megawattstunden grüne Elektrizität dafür. Ein Windbaum – eine baumähnliche in die Parkästhetik passende Trägerstruktur für Dutzende grüne Miniwindrädchen als Laub-Illusion auf Vertikalachsen – liefert 11 kW.

Der Themenpark verkörpert die Vision einer neuen Gesellschaft, die vielen Akteuren der Energiebranche als logische Weiterentwicklung der Energiewende gilt. Auch politisch gilt es weithin als ausgemacht, dass grüner Strom künftig mehr als nur heutige elektrische Gerätschaften antreiben muss. Auch Wärmeversorgung, Mobilität, industrielle Prozesse sowie Teile der chemischen Energieversorgung werden elektrisch nachhaltig sein. Das soll fossile Kraftstoffe und die von ihnen verursachten Treibhausgase zügig auf null bringen und Energiekosten senken. Und Phoenix Contact stellt die Steuerung dafür her mitsamt digitalen Zwillingen. Der Themenpark führt somit auch vor, wozu es das Unternehmen hier braucht.

Entwurf auf dem weißen Papier

Andre Köhnke gehört zu den prägenden Vordenkern der All Electric Society aus Blomberg. Er sei der Mann, der auf ein weißes Papier unabhängig von heutigen technischen, regulatorischen und wirtschaftlichen Grenzen die Wunsch-AES aufmalen dürfe, sagt er. Klar ist: Die Stromgesellschaft darf nur so viel verbrauchen, wie gerade wetterabhängig da ist oder die Stromhandelspreise es anraten.

Köhnkes AES-Skizze muss eine Technologie abbilden für intelligente Strombevorratung oder flexiblen Austausch von Elektrizität immer dahin, wo sie am dringendsten gebraucht wird. Sehr spannend ist der Themenpark zum Beispiel, wo er an das neue Fertigungsgebäude inklusive Kantine mit der Firmengelände-Nummer 60 anschließt. Das wohl auch wegen seiner hocheffizienten Gleichstromdirektversorgung als G60 bezeichnete Haus nutzt den Solargleichstrom ohne Umwandlungsverluste durch die sonst über Wechselrichter geführte Einspeisung von Wechselstrom ins öffentliche Stromnetz. Dies lasse „überschüssige Bewegungsenergie per Rekuperation leicht wieder einfangen“, besagt eine firmeninterne Beschreibung. Auch fallen Verluste beim üblichen Einspeichern von Gleichstrom in Stromspeicher-Batterien weg. Und dann zählt zum AES-Park noch ein unterirdischer Eisspeicher für G60 mit Rohrleitungen von 32 Kilometern Gesamtlänge kombiniert mit vier Wärmepumpen.

70 Prozent könnte der Zielwert einer idealen Nutzung des selbst erzeugten Grünstroms im vollelektrischen Versorgungsbetrieb eines Wohnquartiers oder eines industriellen Werks sein. Dann wären wirtschaftlicher Nutzen oder Effizienz am höchsten, lautet eine bei Phoenix Contact geäußerte Schätzung.

Die Energieversorgung dieses Fabrikgebäudes geht einher mit einer digitalen Organisation der Lieferketten. Eine von der Bundesregierung als Manufacturing X bezeichnete Initiative, an der sich das Unternehmen beteiligt, entwickelt Datenräume, in die sich Teilezulieferer einloggen und worin sie sich automatisiert digital abstimmen. Sie behalten dabei ihre Datensouveränität, bleiben Eigentümer ihrer Daten. „Die normalen Datenmodelle von Manufacturing X, die sieht man nicht, das läuft unter dem Blech mit“, sagt Björn Bülter. Er ist Key Account Manager des Unternehmens und damit für solche Industrie-Schlüsselkunden zuständig.

Dennoch soll der Park sichtbar machen, wie die Stromwelt von morgen mit heute schon vorhandener Technik funktioniert. Im Mobilitäts-Würfel lässt eine interaktive Bildschirm-Karte erkennen, wie schnell oder langsam die Reichweite eines Elektroautos beim Laden in einer Garage in Bielefeld wächst, wie Schnellladetechnik sofort die regionale in eine internationale Fahrdistanz ausweitet, wie in Zeiten teurer Verbrauchsspitzen sich Strom aus der Autobatterie in den Betrieb der Waschmaschine im Haus umleiten lässt und die Fahrreichweite zurückgeht. Vehicle to Home to Grid oder V2H2G nennt sich das noch nicht wirtschaftliche Prinzip.

35 Millionen Euro hat die Gleichstromfabrikhalle G60 gekostet. 30 Millionen investierte Phoenix Contact in den Themenpark. Er zeigt vielfältig und plastisch für Investoren, Phoenix-Contact-Kunden, regionale Hauseigentümer oder Siedlungsunternehmen, aber auch für Schulklassen die Funktionsfähigkeit der All Electric Society. Besuchende gehen über Pflastersteine mit eingelassenen PV-Zellen, die dank intelligenter Steuerung die Spannung rings um die durch den Fußauftritt eines Passanten verdunkelten Solarzellen nicht mitabsacken lassen. Sie sehen eine Leitzentrale und eine Wärmezentrale, an deren Außenseite ein verschiebbares Modul die aufgeheizten oder abgeklungenen Temperaturflüsse eines Wärmetauschers wie durch ein Röntgengerät sichtbar zu machen scheint. Eingebaute Bildschirme, Druckknöpfe und mal anfassbare, mal hinter Glasscheiben gesicherte Infrastruktur sind das Instrumentarium – auch um die digitale Ortsnetzstation zu verstehen. Mit ihr müssen Niedrigspannungs-Netzbetreiber die Elektrizität und ihre Flussrichtung ins Netz oder aus ihm heraus, in Speicher oder aus den Speichern, zu jeder Zeit messen oder steuern können – und auch deren Stromqualität.

Nicht zuletzt entscheidet über die Wirtschaftlichkeit, dass der selbst erzeugte Strom zu einem möglichst hohen Anteil direkt oder wertschöpfend genutzt wird. „Mehr als 50, 60 oder gar 70 Prozent“, sagt Konzeptdesigner Köhnke, sollten idealerweise unmittelbar verbraucht oder in das Energiesystem integriert werden. Grob gepeilt müssten nur 20 bis 30 Prozent der Elektrizität in Batterien zwischenlagern oder in Elektrolyseure fließen, die Wasserstoff als grünen Treib- und Brennstoff herstellen.

Für KI ist die All Electric Society ein Riesenspielfeld.

Björn Bülter, Key Account Manager, Phoenix Contact

Der Themenpark enthält die unzähligen Produkte von Phoenix Contact, die Scharniere, Katalysatoren oder auch Ordnungsmacht dieser Zukunft sind: Gleichstromtechnologie, das PLC Next genannte Automatisierungs-Ökosystem, die Ein- und Ausgabebaugruppen „I/O“ für die Signale-Verteilung, Sensoren – oder Grundmaterial wie etwa Kabel. Und Steuerungseinheiten, die in Millisekunden Daten übertragen müssen: Sie sollen automatisiertes Energiemanagement in Echtzeit ermöglichen, das auch den sprichwörtlichen CO2-Fußabdruck des Unternehmens schnell verringert. Es soll Lastspitzen vermeiden, für die Stromversorger hohe Preise verlangen. Es muss Entscheidungen wie diese treffen: Soll ein Bürogebäude im Winter schon am Sonntag heizen, obwohl die Mitarbeiter erst Montag wieder kommen – weil sonntags der Strompreis so günstig ist? Allein eine Windturbine enthalte 10.000 Phoenix-Contact-Komponenten, sagt Köhnke.

Infrastrukturausbau steht an

Damit die vollelektrische Gesellschaft auch bei Datenübertragungsproblemen den Strom nicht verliert, muss Datenverarbeitung auch „on-premise“ erfolgen – auf dem Gerät selbst. Getrennte Steuerungskreise machen die digitale Welt sicherer. Zugleich braucht diese übergeordnete Regelkreise. „Für die industrielle KI ist die All Electrical Society ein Riesenspielfeld“, sagt Key Account Manager Bülter auf die Frage, wer da übergeordnet regeln soll? Sogenannte neuronale Netze könnten elektronisches Maschinen-Lernen antreiben.

Das ist auch dringend erforderlich. Denn die Technik ist schon da, lautet in Blomberg die Devise. Doch konsequente Elektrifizierung ist manchmal teuer: Für die konsequente Elektrifizierung eines größeren Wohnquartiers könnten schnell mehrere Millionen Euro an Vorabinvestitionen erforderlich werden, schätzt Köhnke. Die Infrastruktur vom intelligenten Stromzähler an kostet viel Startkapital. Letztlich müssen alle Häuser auch über ein intelligentes, selbstregelndes Energienetz verknüpft sein.

„Die KI ist für mich der Dirigent“, sagt Köhnke, dem viel zu tun bleibt: Für viele Details der All Electric Society braucht es wohl neue weiße Blätter.

Pavillon des Themenparks für eine vollelektrifizierte Gesellschaft bei Phoenix Contact

Foto: Phoenix Contact

Pavillon des Themenparks für eine vollelektrifizierte Gesellschaft bei Phoenix Contact
Automatisierter Wasserhaushalt für die elektrifizierte Parkgrünpflege und Elf-Kilowatt-Windbaum im Hintergrund

Foto: André Köller - Phoenix Contact

Automatisierter Wasserhaushalt für die elektrifizierte Parkgrünpflege und Elf-Kilowatt-Windbaum im Hintergrund
Erlebbare Stromqualität: Besuchende können durch Treten auf Funktionsfelder die Einspeisung dosieren.

Foto: André Köller - Phoenix Contact

Erlebbare Stromqualität: Besuchende können durch Treten auf Funktionsfelder die Einspeisung dosieren.

All-ElectricThemenpark

Interaktiver Rundgang durch sechs Themenwürfel für die elektrische Versorgungstechnik und ihre dazugehörigen Steuerungsinstrumente: Der All Electric Society Park auf einer Fläche von 7.860 Quadratmetern hat täglich von 7 bis 21 Uhr geöffnet, bei freiem Eintritt. Parkplätze mit E-Ladesäulen und auch für Fahrräder stehen zur Verfügung, Busse fahren von Bad Pyrmont und Lemgo hin.

Foto: Phoenix Contact

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