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Themen 1. Juni 2022
Mehr Wissen – weniger Stillstand

Versuche in Technikumsanlagen und auf Testständen sind ein wichtiger Schritt in der Produktentwicklung. Die erzielten Ergebnisse entscheiden über die Wahl späterer Prozesse und deren Parameter. Daher sollten nicht nur sämtliche Größen und Messwerte bestens dokumentiert werden, auch notwendige Prozesshilfsmittel müssen zuverlässig und in gleichbleibender Qualität zur Verfügung stehen. Das gilt insbesondere für die 24V-Versorgung von angeschlossenen Verbrauchern. Wer hier nicht nur auf eine konstante Stromversorgung bauen kann, sondern darüber hinaus auch noch aussagekräftige Rückmeldungen über den Echtzeitstatus des Netzteils bekommt, ist klar im Vorteil.

Ihre Vorteile mit der WAGO Stromversorgung Pro 2:

  • Echtzeitüberwachung des Netzteils und der Verbraucher durch aufrastbares Kommunikationsmodul
  • Vorausschauende Wartung durch Meldung von Grenzwertüberschreitungen
  • Konfigurierbarer elektronischer Schutzschalter

Auf dem Weg zur klimafreundlichen Energieversorgung stellt sich die Speicherung von Energie als eine zentrale Herausforderung dar. Wie ist Versorgungssicherheit möglich, wenn Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint? Eine Lösung könnte die Energieumwandlung von Elektrizität über Elektrolyse in Wasserstoff sein. Für mehr Effizienz würde dabei die dezentrale Wasserstofferzeugung sorgen, wodurch zum Beispiel lange Transportwege von Windparks zu Wasserstofftankstellen entfallen würden. Bei solchen kleineren Elektrolyseuren ergibt sich allerdings vor allem bei der Verdichtung des gewonnenen Wasserstoffs die nächste Hürde: Klassische mechanische Kompressoren sind wartungsintensiv, benötigen viel Platz und erzeugen Lärm.

Dagegen kommen elektrochemische Wasserstoffverdichter (kurz EHC = Electrochemical Hydrogen Compressors) vollständig ohne bewegliche Teile aus. Der grundsätzliche Aufbau bedarf lediglich einer Anode, einer protonenleitenden Membran (PEM = Polymer-Elektrolyt-Membran) als Elektrolyt und einer Kathode. Bei angelegter Spannung und Zufuhr von befeuchtetem Wasserstoff auf Anodenseite werden H2-Moleküle in Protonen und Elektronen gespalten und die Protonen elektrochemisch durch die PEM zur Kathode getrieben. Hier verbinden sie mit Elektronen wieder zu molekularem Wasserstoff. Über dieses Verfahren kann ein Druck von 700 bis 800 bar erreicht werden. Bei Reihenschaltung mehrerer Membranelektrodeneinheiten kann sogar höherer Druck erzeugt werden. Durch diese Flexibilität ist das Verfahren in Zukunft sowohl für Privathaushalte als auch im industriellen Maßstab einsetzbar.

Mittlerweile werden die Kommunikationseigenschaften der Pro 2 aber weitaus mehr geschätzt.“

Erik Smalbrugge, Regional Sales Manager bei WAGO Nederland B.V

Umfangreiche Forschung auf solide Basis gestellt

Um die Möglichkeiten, die EHC bieten, weiter zu erschließen, leisten einige Unternehmen intensive Forschungsarbeit. Ein Weltmarktführer mit Sitz in den Niederlanden betreibt mehrere EHC-Testanlagen. Für effiziente Kompressionsvorgänge müssen laufend unzählige Parameter wie Wasserdampfpartialdruck, Stromdichte, Betriebstemperatur, Werte zur Wasserstoffrückdiffusion usw. erfasst und überwacht werden. Die dazu notwendigen Sensoren, Stellungsregler, Durchfluss- und Temperaturmesser sind sehr empfindlich und benötigen eine konstante 24V-Spannungsversorgung von hoher Qualität. In der Vergangenheit bereitete dieser Umstand den Ingenieuren viel Kopfzerbrechen: Trotz korrekter Auslegung kam es immer wieder zu Spannungsausfällen, die nicht nur den sensiblen Instrumenten schadeten, sondern auch den Forschungsprozess immer wieder zurückwarfen.

Besonders ärgerlich war die Tatsache, dass außer dem DC-OK-Signal keine weiteren Informationen zur erzeugten Ausgangsspannung vom Netzteil ausgegeben wurden. Auf der Suche nach einem höherwertigen Ersatz stießen die Ingenieure auf die WAGO Stromversorgung Pro 2. „Unser Kunde hat zunächst ein Hauptaugenmerk auf die Baugröße gelegt, schließlich sollten die bisherigen Netzgeräte ohne größere Umbauten im Schaltschrank ersetzt werden“, erklärt Erik Smalbrugge, Regional Sales Manager bei WAGO Nederland B.V. „Mittlerweile werden die Kommunikationseigenschaften der Pro 2 aber weitaus mehr geschätzt.“

Anders als die bisherigen klassischen Netzgeräte verfügt die Pro-2-Serie von WAGO über eine ungleich höhere Informationsdichte sowie erweiterte Kommunikationsmöglichkeiten. Beides hat einen weitaus größeren Nutzwert als ein einfaches DC-OK-Signal. Ein aufrastbares Kommunikationsmodul verbindet die Stromversorgung mit einer SPS oder einem IoT-Gateway. Sämtliche Statusmeldungen werden laufend per IO-Link, Modbus TCP, Modbus RTU oder ETHERNET weitergeleitet. Damit ist es jederzeit möglich, den Echtzeitstatus des Netzteils und der angeschlossenen Verbraucher zu überwachen.

Plötzliche Spannungsabfälle, das detaillierte Lastverhalten oder ein Auslösen von Top- oder PowerBoost – nichts bleibt dem Anwender verborgen!

Erik Smalbrugge, Regional Sales Manager bei WAGO Nederland B.V

Eine Stromversorgung, die rundum informiert

„Besonders im Testumfeld ist es wichtig, Fehlerquellen sicher zu erkennen und genau zu lokalisieren“, berichtet Smalbrugge. „Plötzliche Spannungsabfälle, das detaillierte Lastverhalten oder ein Auslösen von Top- oder PowerBoost – nichts bleibt dem Anwender verborgen! Unser Kunde ist stets genau darüber informiert, was bei seinen empfindlichen 24V-Verbrauchern los ist.“

So wird nicht nur der aktuelle Status widergespiegelt, mit diesen Informationen lassen sich auch Voraussagen zu Zustandsverschlechterung des Systems machen. Während es bei DC-OK-Rückmeldungen einfach zum Abschalten von Netzteilen kommt, kann der Anwender bei der Pro 2 über die Kommunikationsschnittstelle Warnschwellen definiert werden. Grenzwertverletzungen meldet das Pro-2-Netzgerät an die SPS oder das Leitsystem. Damit lassen sich sogar vorausschauende Wartungsstrategien umsetzen: So kann die schleichende Veränderung des Ausgangsstroms ein Indiz für einen sich anbahnenden Motorschaden, Ventilanbackungen oder einen verschmutzten Sensor sein. „Auf diese Ereignisse kann unser Kunde also reagieren, bevor es wirklich zu einem Systemausfall kommt“, erklärt Smalbrugge den Vorteil. „Hier ist jeder glücklich mit der dadurch gewonnenen erhöhten Verfügbarkeit der EHC-Testanlagen.“

Doppelte Sicherheit dank ECB

Nicht nur hinsichtlich Datenerfassung und Übertragen von Statusinformationen überzeugt die WAGO Stromversorgung Pro 2 in den Niederlanden: „Dank der konfigurierbaren elektronischen Schutzschalter-Funktion herrscht in den H2-Versuchsanlagen doppelte Sicherheit“, wie Smalbrugge ausführt: „Da unser Schutzschalter einkanalig ausgelegt ist, verrichten auch weiterhin Schmelzsicherungen ihren Dienst. Mit unserem elektronischen Schutzschalter sind nun allerdings auch Kurzschlüsse abgesichert, die aufgrund der langen Kabelwege nicht die Schmelzsicherungen auslösen würden.“ Beim elektronischen Schutzschalter (ECB – Electronic Circuit Breaker) der WAGO Pro 2 können sowohl der Abschaltstrom als auch die Ansprechzeit vorgegeben werden, die zum Auslösen führen. Beim Einsatz von Schmelzsicherungen ist besonders bei Installationen mit hohen Leitungslängen die Abschaltzeit sehr lang, wohingegen der ECB bei Überschreiten der Überlastschwelle nach der vorgegebenen Zeit sicher auslöst.

In der Grundlagenforschung zu den elektrochemischen Wasserstoffverdichtern leistet die Stromversorgung Pro 2 neben den eingesetzten WAGO Controllern PFC200 zuverlässige Dienste. Über die robuste Hardware hinaus schwören die niederländischen Ingenieure aber auch auf den WAGO Service: Jede Frage wird professionell und zeitnah beantwortet. So ergänzen sich betriebssichere Hardwarekomponenten und ein erstklassiger Service zu einem Dream-Team für höhere Anlagenverfügbarkeit – einer der entscheidenden Faktoren für mehr Wettbewerbsfähigkeit in sämtlichen Industrien.

Erik Smalbrugge arbeitet in Apeldoorn in den Niederlanden und ist WAGO Regional Sales Manager. Er betreut seit 2018 Industriekunden aus der Schiffs- und der Lebensmittelindustrie sowie der Energieerzeugung. In diesen Sparten unterstützt Erik Smalbrugge sowohl Endkunden als auch Maschinenbauer. Die vielen unterschiedlichen Herausforderungen, die sich daraus ergeben, machen seinen Beruf für ihn so spannend.

Power
kommuniziert jetzt!

Die WAGO Stromversorgung Pro 2 – der Schaltschrank ist im Wandel, denn die Anforderungen an ihn steigen kontinuierlich – und das in Quantität und Qualität. Die zunehmende Vernetzung, steigende Energiekosten und wachsende Individualisierung erfordern, dass es im Schaltschrank kleiner, sparsamer, schneller und flexibler zugehen muss.