04.10.2021

Energieversorgung mit Gleichstrom (DC)

Glühbirnen mit SchaltungenLapp/TU Ilmenau

Eine Energieversorgung mit Gleichstrom (DC) bietet im Rahmen der Energiewende enormes Einsparpotenzial, vor allem in der Industrie. Durch den Einsatz von DC-Netzen kann auf die Wandlung von Wechselspannung in Gleichspannung für viele technische Anwendungen verzichtet, regenerative Energieerzeugungsanlagen direkt in die Energieversorgung einbezogen, Energieverluste minimiert und Energieflüsse bidirektional gesteuert/geregelt werden.

In seiner Keynote beim 4. Anwenderforum Relais am 25. und 26. Oktober 2021 im VCC in Würzburg gibt Professor Frank Berger, Leiter des Fachgebietes Elektrische Geräte und Anlagen an der Technischen Universität Ilmenau, einen Ausblick, wie künftige DC-Schaltelemente Schaltaufgaben lösen.

Zum Vortrag:

Elektrische Netze entwickeln sich zunehmend hin zu einem Gleichstromsystem. Der breite Einsatz von DC-Netzen im Niederspannungsbereich stellt neue Herausforderungen an Schaltanlagen und Komponenten. 

Einige Optimierungsthemen für klassische DC-Schaltgeräte sind bekannt, etwa die Verbesserung der Phänomene der Lichtbogenlöschung oder Kontakt- und Isolierstoffe. Daneben gilt es aber auch zu berücksichtigen, dass diese Schaltgeräte zunehmend in hybriden Schaltern eingesetzt werden. 

Das stellt neue Herausforderungen an das mechanische Schaltelement: Zum einen wird das Kontaktmaterial stark beansprucht, zum anderen die extrem kleine Lichtbogenlöschzeit beim Ausschaltvorgang problematisch. Beide Anforderungen bedingen neue physikalische Eigenschaften der Kontaktwerkstoffe und neue Konstruktionsprinzipien für Leistungsschalter.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Entwicklung spezieller leistungselektronischer Schaltelemente, die unter bestimmten Bedingungen den mechanischen Schalter vollständig ersetzen können. Der verstärkte Einsatz von leistungselektronischen Schaltelementen, in Kombination mit und ohne elektromechanische Schaltgeräte, wird es künftig ermöglichen, verbesserte Mess- und Diagnosefunktionen in den Schaltgeräten und in den DC-Netzen zu realisieren. So lassen sich die Schutzfunktionen schnell und gezielt ausführen und sogar Leistungsflüsse innerhalb des Niederspannungsnetzes regeln. 

Mehr zum Thema:

TU Ilmenau erforscht neue Schutzschalter für die Energiewende