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Schalten und Schützen: Stolpersteine beim Gleichstrom

Die Frage "Gleichstrom oder Wechselstrom?" gewinnt an Wichtigkeit – nicht zuletzt durch den zunehmenden Einsatz regenerativer Energiequellen, die Gleichspannung erzeugen. Beim Schalten und Schützen mit Gleichstrom gilt es allerdings, einige Feinheiten zu beachten.

Stolpersteine bei Gleichstrom Bildquelle: © Frender - stock-adobe.com

Anfang des letzten Jahrhunderts entbrannte der ‚Stromkrieg‘ zwischen Thomas Edison und George Westinghouse – letzterer hatte die Patente für den Drehstrommotor von Nikola Tesla erworben. Während Edison mit Vehemenz für ‚seinen‘ Gleichstrom kämpfte, war Westinghouse überzeugt, der Wechselstrom sei das Maß aller Dinge; letztlich setzte sich der Wechselstrom durch. Schließlich ließ er sich einfach in hohe Spannungen transformieren, so dass elektrische Energie mit geringen Verlusten über weite Strecken von der Erzeugung bis zum Verbraucher übertragbar war. Lokale Gleichstrom-Netze wurden dennoch über eine sehr lange Zeit weiter betrieben; die letzte Gleichstrom-Versorgung – in Frankfurt am Main – wurde erst 1959 endgültig eingestellt.

DC-Microgrid mit 380 V Bildquelle: © B. Wunder, Fraunhofer IISB

Am Fraunhofer IISB (Erlangen) wurde ein DC-Microgrid mit 380 V installiert: Verschiedene DC-Quellen speisen auf einen zweipoligen DC-Bus mit 380 V ein. Lasten sind etwa die LED-Beleuchtung und ein 24-V(DC)-Subnetz zur Speisung von Bürogeräten.

Heute ist die Erzeugung von Gleichspannungen bis über 1 MV möglich. In China beispielsweise wurden inzwischen HGÜ-Strecken (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) mit Übertragungsspannungen bis ±800 kV in Betrieb genommen. Auch bei kleinen Energieverteilungsanlagen (sogenannten Microgrids) ist Gleichspannung inzwischen ein spannendes Thema. Denn: Bei Speisung mit regenerativen Energiequellen wie PV-Anlagen ermöglichen DC-Sys-teme die Reduzierung von Wandlungsverlusten um bis zu 5 % im Vergleich zu AC. Dies ist in Zeiten steigender Energiepreise ein starkes Argument. 

Im Rahmen des EU-Forschungsprojektes DCC+G entstand am Fraunhofer Institut IISB in Erlangen ein Testnetz, mit dem ein Teil des Bürogebäudes mit einer Gleichspannung von 380 V versorgt wird. Ein neues Gebäude am gleichen Institut, dessen Fertigstellung für Herbst 2018 geplant ist, wird komplett mit DC versorgt. Dabei speisen verschiedene DC-Quellen auf einen zweipoligen DC-Bus mit 380 V ein. Lasten sind beispielsweise die LED-Beleuchtung und ein 25-V(DC)-Subnetz zur Speisung der Bürogeräte wie Laptop und Drucker. Dadurch entfallen viele Einzelnetzteile, und auch eine gefährliche Berührspannung existiert nicht.