Auch wenn die Stromversorgung über Wechselstrom erfolgt, laufen die meisten Elektronikgeräte und Produktionsmaschinen mit Gleichstrom. Da DC-Netze weitreichende Vorteile bieten, gewinnen sie in der Industrie zunehmend an Bedeutung. So lassen sich durch den Einsatz von Gleichstromnetzen Energieverluste reduzieren, erneuerbare Energien besser integrieren und die Netzqualität verbessern.
Gleichstrom in der Produktion
In der Industrie arbeiten viele Verbraucher mittels Frequenzumrichter an einem Gleichspannungszwischenkreis. Bei all diesen Verbrauchern kann in einem DC-Netz auf die verlustbehaftete AC/DC-Wandlung verzichtet werden. Ebenfalls lassen sich erneuerbare Energien wie die Photovoltaik oder Speichersysteme wie Brennstoffzellen oder Batteriespeicher deutlich effizienter in ein Gleichstromnetz einbinden. Durch eine intelligente Steuerung des Leistungsflusses sowie die Vernetzung der Sektoren aus Verbrauch und Erzeugung lässt sich eine hohe Verfügbarkeit bei gleichzeitiger Versorgungssicherheit gewährleisten.
Aufgrund der wegfallenden Synchronisation auf das 50Hz-Wechselstromnetz ist es im DC-Netz möglich die Bremsenergie einer bewegten Anlage zudem wieder als elektrischen Strom ins Netz zu rekuperieren. Produzierte Überschüsse werden in Energiespeichersystemen gesammelt und, wenn notwendig, wieder eingespeist. Andersherum lassen sich kurzfristige Lastspitzen abfangen; die eingekaufte Leistung verringert sich dadurch um bis zu 80 Prozent. Darüber hinaus lassen sich sowohl die Spitzenlast als auch die Belastung des Verteilnetzes reduzieren.
Weniger Komponenten
Ein weiterer Vorteil von DC-Grids sind Kosteneinsparungen durch schlankere Installationen und vereinfachte Gerätetechnik. Wer auf Gleichstrom setzt, benötigt keine fünfadrigen Leitungen. Es reichen drei Leiter für Plus, Minus und Schutzerde.
Auf Verbraucherseite bringt der Wechsel bei der Energieversorgung von AC zu DC ebenfalls gravierende Einsparungen mit sich. Werden Geräte direkt mit Gleichstrom versorgt, kann der Gleichrichter wegfallen. Folglich sind unter dem Gehäuse weniger Bauteile aus dem Bereich der Leistungselektronik notwendig – was kompaktere Lösungen ermöglicht.
Herausforderung Trennvorgang
Ein entscheidender Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom ist der Lichtbogen bei Trennvorgängen unter Last. So wird in Gleichstromanwendungen durch den fehlenden Nulldurchgang ein möglicher Lichtbogen nicht automatisch gelöscht. In dieser Netzform sind nicht nur die Schäden an Kontakten und Gehäusen größer, es besteht auch potenziell eine höhere Gefahr für Leib und Leben. Deswegen hat Phoenix Contact den ArcZero-Stecker entwickelt, der den Lichtbogen aktiv löscht. Er arbeitet nicht passiv mit Opferkontakten, sondern mittels einer aktiven intelligenten elektronischen Steuerung, was für die Sicherheit für Anwendende auch über eine hohe Anzahl Steckzyklen sorgt. Durch diesen einzigartigen technologischen Ansatz ist das häufige und sichere Stecken und Ziehen unter Last ohne Lichtbogen in Gleichstromnetzen möglich geworden.
