Geringere Übertragungsverluste durch DC-Netze

Veröffentlicht am 23.09.2016

Im Rahmen des Projektes MONA (Merit Order Netz-Ausbau 2030) werden Maßnahmen und Technologien zur Netzoptimierung, speziell im Hinblick auf die Einspeisung hoher Anteile erneuerbarer Energien in die Übertragungs- und Verteilnetze, untersucht. Dabei wurde auch analysiert, in wie weit und in welchen Bereichen eine Umstellung auf DC-Übertragung Vorteile bringen kann.

Elektrische Verbraucher werden heutzutage überwiegend mit Gleichstrom (DC) versorgt, welcher zunächst verlustbehaftet in Netzteilen erzeugt werden muss. Beispiele sind Computer, Mobiltelefone, Unterhaltungselektronik oder aktuelle Leuchtmittel (LED - light-emitting diode). Ohmsche Verbraucher, die zur Wärmeumwandlung verwendet werden, wie Elektroherde oder Warmwasserboiler, könnten problemlos mit Gleichstrom versorgt werden.

Strommast

 

In Zukunft werden mit Elektrofahrzeugen und Photovoltaikanlagen mehr und mehr leistungs- und energieintensive DC-Komponenten in den Verteilnetzen hinzukommen. Daher liegt es nahe, über eine Gleichstromversorgung nachzudenken.

Der Grund, warum wir heute Wechselstrom verwenden, ist historisch bedingt, da in den 1880er Jahren, als die elektrische Energieübertragung erfunden wurde, die Spannung nur mit Wechselstrom einfach transformiert werden konnte. Erst durch die Entwicklung von Leistungselektronik, die auf Halbleitermaterialien basiert, ist eine DC-Spannungstransformation möglich. Eine Transformation auf hohe Spannungen ist essenziell, um Elektrizität über lange Strecken verlustarm transportieren zu können.

Wesentliche Vorteile von Gleichspannung sind die geringeren Übertragungsverluste in Leitungen und Kabeln sowie das Wegfallen von Umwandlungsstufen. Allein die AC-DC-Umrichtung in den Netzteilen von elektronischen Geräten bewirken einen Großteil der Verlustleistung sowie des Gewichtes und Bauvolumens.

Im Zuge einer wachsenden Anzahl an DC-Verbrauchern und Erzeugern kann die Umstellung auf eine DC-Übertragung vorteile bringen. Insbesondere die energieeffizientere Stromübertragung sowie Materialeinsparungen sind hier zu nennen.

Allerdings ist eine Umstellung mit erheblichen Umbaumaßnahmen in allen Bereichen der Energieübertragung verbunden. Zudem sind nahezu alle elektrischen Endgeräte auf die Wechselspannungen von 50 Hz oder 60 Hz ausgelegt. Eine Umstellung auf DC würde einen internationalen Standardisierungsprozess voraussetzen. In Nischenmärkten, z. B. in Rechenzentren, können Gleichstromnetze bereits heute zur Steigerung der Effizienz und Senkung der Kosten beitragen.

 

Weitere Informationen:

Hauptseite des Projektes MONA