Steckverbinder
Stecken im Gleichstromnetz
Ob Photovoltaik, Elektromobilität oder Industrieautomatisierung – Gleichstromnetze gewinnen zunehmend an Popularität. Sowohl bei den Netzen selbst als auch bei den eingesetzten Steckverbindern sind einige Besonderheiten zu beachten – wie etwa der Schutz vor einem Lichtbogen.
Seit vielen Jahren ist die Beziehung zwischen elektrischer Energieversorgung und Verbrauchern ‚harmonisch‘. Generatoren erzeugen Drehstrom, die Verteilung über lange Strecken und den daraus resultierenden Spannungsebenen erfolgt ebenfalls als Drehstrom, und Verbraucher vom Motor bis zur Glühbirne benötigen Dreh- oder Wechselstrom – eine perfekte Symbiose also. Mit der Energiewende und der zunehmenden Elektronik ändert sich das Bild allerdings – jetzt geraten Erzeugung, Verteilung und Konsum elektrischer Energie in Form von Gleichstrom (DC) immer mehr in den Fokus.
Über lange Jahre erfolgte die Anpassung an verschiedene Spannungsniveaus nur durch Transformatoren. Mit der Entstehung der Leistungselektronik und ihren schnell schaltenden Leistungsschaltern auf Halbleiterbasis wurde in den letzten Jahren daneben die Wandlung mit Wirkungsgraden bis zu 99 % bei kleinerer Bauform kostengünstig möglich. In Summe sind somit Lösungen von der Hochspannungs- bis zur Kleinstspannungsebene am Markt breit verfügbar.
Generatoren in Windenergie-Anlagen erzeugen wegen der stetigen Anpassung an die Windgeschwindigkeit ebenso Gleichspannung, wie PV-Anlagen. Mit Hilfe von verlustbehafteten Wechselrichtern erfolgt dann die Einspeisung in das Wechselstromnetz (AC). Zur Anpassung an Angebot und Nachfrage sind Batteriespeicher erforderlich, die ebenfalls auf DC-Basis arbeiten und dann eine Anpassung mit Wechselrichtern erforderlich machen. Damit nicht genug: Auch moderne halbleiterbasierte elektrische Verbraucher – von der Steuerung über LED-Beleuchtungen und Notebooks bis zum E-Mobil – benötigen Gleichstrom, der aus dem Wechselstromnetz mittels Transformator und Gleichrichtung erst erzeugt werden muss. Ein extremes Beispiel für die typischerweise mit 10 % Verlusten behaftetete Wandlung von AC zu DC ist die Batterie-gepufferte Energieversorgung in Rechenzentren – wo inzwischen neue Konzepte die DC-Spannung verteilen und so Wandlungsverluste vermeiden.
In Fachkreisen wird daher immer häufiger diskutiert, ob das jetzige Dreh- und Wechselstromnetz nicht durch ein Gleichstromnetz ganz oder teilweise ersetzbar ist. Statt die Spannungshöhe und Spannungsform anzupassen, wäre nur noch die Spannungshöhe zu ändern. Auch unerwünschte Effekte wie etwa die Blindleistung ließen sich so eliminieren. Mittels Übertrager und Halbleiter ergeben sich erhebliche Potenziale zur Einsparung von Energie, Material, Platz und Kosten. Zwar ist es unrealistisch, dass DC unsere Netze revolutionsartig umkrempeln wird – die getätigten Investitionen in die vorhandene Infrastruktur sowie die mangelnde Kompatibilität stehen dem entgegen; eine schrittweise Etablierung von DC in immer mehr ökonomisch sinnvollen Bereichen ist aber abzusehen.
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