In der Intralogistik führen technologieabhängig gekoppelte, drehzahlvariable Mehrmotorensysteme zu hohen Schwankungen im elektrischen Leistungsbedarf, der u.a. von der transportierten Gütermenge abhängt. Aufgrund der Überlappung der Lastanforderungen einzelner Verbraucher entstehen beträchtliche Lastmaxima, die das Versorgungsnetz belasten und eine Überdimensionierung der Infrastruktur erfordern.
Ein räumlich ausgedehnter Gleichspannungsverbund in Kombination mit einem Energiespeichersystem sowie die Anpassung der Steuerung bieten Lösungen zur Verringerung der Netzanschlussleistung und des Energiebedarfs. Darüber hinaus ermöglichen solche Systeme eine effektive Rückgewinnung von potentieller und Bremsenergie.
Am Beispiel eines Lagersystems mit Regalbediengeräten wird ermittelt, welche Reduktion des Netzleistungsbedarfs und Energieverbrauchs erreicht werden kann. Dabei werden ebenfalls die Auswirkungen auf die Durchsatzleistung des Systems untersucht. Dazu kommen Modelle des Bewegungsablaufes, der Komponenten der Antriebsstränge mit Abbildung von Mechanik, Getriebe, Motoren, Umrichter und der Speicher in einem Materialflussmodell zum Einsatz. Die Materialflusssimulationsumgebung wird dazu um die kontinuierlichen Modelle zu einem kombinierten Systemmodell erweitert und leistungsbegrenzende Steuerungsansätze im Zusammenwirken mit dem erweiterten Gleichspannungsverbund sowie den elektrischen Speichersystemen analysiert. Abschließend erfolgt die Ermittlung der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Lösungen.
Das Ergebnis ist ein Verfahren zur effizienten Betriebsweise von Intralogistiksystemen sowie eine Methode zur Dimensionierung eines räumlich ausgedehnten Gleichspannungsverbunds mit elektrischem Speicher. Zusammenfassend werden wirtschaftliche Maßnahmen identifiziert, die elektrische Lastmaxima reduzieren, die Schwankungen in der externen Energieversorgung verringern und die Energieeffizienz von Intralogistiksystemen verbessern. / In intralogistics, technologically linked, variable-speed multi-motor systems cause high fluctuations in electrical power demand due to variations in the amount of transported goods. These fluctuations often result in overlapping load demands by various consumers, which strain the supply network and require overdimensioning of infrastructure. To address this issue, a physically extended DC link, in combination with an energy storage system as well as adapted control, can reduce both grid power demand and energy consumption while allowing for the recovery of potential and braking energy.
To evaluate the achievable reduction of grid power and energy demand, models were developed for individual components such as drive trains with motor, inverter, storage, axis coordination and material flow simulation with sequence control. An example of a warehouse system with storage and retrieval machines was used to determine the effects on throughput performance. To achieve this, the material flow simulation environment was extended to a combined system model, and performance-limiting control approaches were analyzed in interaction with the extended DC link and storage. Subsequently, economic feasibility of the individual solutions was determined.
The result is a procedure for efficient operation of intralogistics systems and a methodology for dimensioning a physically extended DC link with electrical storage. The overall objective was to identify economic solutions that reduce electrical load peaks, balance external energy supply, and make intralogistics systems more energy-efficient.
In conclusion, this study identifies economically viable solutions that can reduce electrical load peaks, balance external energy supply, and improve energy efficiency of intralogistics systems.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:92744 |
| Date | 11 September 2024 |
| Creators | Siegel, Armin |
| Contributors | Schmidt, Thorsten, Will, Frank, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 10.25532/OPARA-523 |
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