Gleichstrom: Die Umstellung wird kommen

Das Wechselstromnetz wird künftig durch ein Gleichstromnetz ersetzt werden. Dafür sprechen bereits viele technische Errungenschaften, wie zum Beispiel Strom aus Photovoltaikanlagen. Auch der Vorstand für Technik und Innovation bei Lapp Georg Stawowy ist davon überzeugt: „Seit über hundert Jahren wird zur Verteilung elektrischer Energie standardmäßig Wechselstrom verwendet, aber das wird sich bald ändern“.

Besonders die enormen Energieeinsparungen, die mit Gleichstrom möglich sind, sprechen für den Wechsel. Denn wenn man das gesamte Stromnetz auf Gleichstrom umstellen würde, so könnte man allein in Deutschland die Effizienz der Energieversorgung um 35 % steigern. Allein eine Verbesserung um 10 % würde bedeuten, dass man die zwei größten Braunkohlekraftwerke in Deutschland abschalten könnte.

Vor allem in der Industrie kann man an Strom sparen – diese verbraucht nämlich 48 % des Nettostroms in Deutschland und ist somit der größte Stellhebel der Energieeinsparung. 10 % der Energie ließen sich sofort durch Energiesparmotoren erzielen. Auch die elektronische Drehzahlregelung bringt weiteres Potenzial, weil viele Motoren auf Hochtouren laufen, obwohl dies gar nicht nötig wäre.

Die überzeugendsten Argumente, die der Übergang zu Gleichstrom also verspricht, sind der Wirkungsgrad und die enormen Kosteneinsparungen.

Eine technische Herausforderung – aber machbar!

Geht es um die Anwendung, ist Gleichstrom aber schwieriger zu handhaben. Zum Beispiel verlischt bei Wechselstrom ein Lichtbogen, wenn ein Stecker unter Last gezogen wird, von selbst. Bei Gleichstrom hingegen bleibt er bestehen und kann zu erheblichen Schäden führen. Daher sind besondere Schalter und Stecker notwendig, die den Lichtbogen löschen.

Die Idee, die Lapp beim Thema Gleichstrom ins Spiel bringt: Statt über einen Gleichrichter könnten die Motoren direkt mit Gleichspannung versorgt werden. Ideal wäre dafür ein Gleichspannungsnetz mit 380 Volt, da Zwischenkreisspannungen für gewöhnlich zwischen 350 und 400 Volt betragen. Auch der wahlweise Betrieb mit Gleich- oder Wechselspannung ließe sich realisieren – und die Vorteile liegen auf der Hand: Geringe Umwandlungsverluste, höhere Stabilität der Energienetze, Einsparung von Komponenten, geringerer Platzbedarf und und und.

Eine Umstellung auch für Kabel

Auch für Kabel und Leitungen ist es nicht ganz irrelevant, ob sie Wechsel- oder Gleichstrom führen. In Zusammenarbeit mit der TU Ilmenau wurde genau dieses Thema bei Lapp erforscht und interessante Erkenntnisse wurden gewonnen. So ist – anders als bei Wechselstrom – die Durchschlagfestigkeit von Kabeln bei Gleichstrom von der Temperatur abhängig.

Doch ob und welche genauen Veränderungen beim Material und bei der Konstruktion von Gleichstromkabeln nötig ist, ist noch nicht gänzlich klar. Die physikalischen Rahmenbedingungen unterscheiden sich allerdings: Zum Beispiel haben auch Kunststoffmoleküle eine Polarität, sie können also von elektrischen Feldern beeinflusst werden. Bei Wechselstrom heben sich die Effekte von selbst auf, man kann diese also vernachlässigen. Bei Gleichstrom hingegen bleibt das Feld stetig, sodass über Jahre hinweg zum Beispiel Moleküle wandern oder sich anders ausrichten könnten und somit die Eigenschaften des Kunststoffes verändern.

Ein Beispiel erfolgreicher Umstellung auf Gleichstrom kommt bereits von der Stuttgarter BACHMANN Group. Dass die erneuerbaren Energien zweifellos auf dem Vormarsch sind, hat das Elektro-Unternehmen erkannt und sich entschieden nicht nur das hauseigene IT-Equipment, die Klimatechnik und die Beleuchtung mit 380V Gleichspannung, sondern hat auch eine eigene Produktserie für die Stromversorgung um Gleichspannungs-PDUs (Power Distribution Units) erweitert.

Geforscht wird in diesem vielversprechenden Bereich weiterhin – die Lapp Gruppe ist zudem assoziierter Partner im Projekt DC-INDUSTRIE, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird. Im Rahmen des Projekts wird sich mit der Frage beschäftigt, wie Gleichspannungsnetze mit einer zentralen Wandlung als energiesparende Alternative etabliert werden können.

Für die speziellen Anforderungen der Gleichstromanwendung wird Lapp neue Verkabelungslösungen entwickeln.