„Sichere und nachhaltige Energieversorgung ist ohne Gleichstromtechnologie nicht möglich"

Während lange Zeit die Energieversorgung durch Wechselstrom (AC) das Maß aller Dinge zu sein schien, hat Gleichstrom (DC) in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen: Viele Stromerzeuger, -speicher und -verbraucher arbeiten intern mit Gleichstrom. DC-Technologien eröffnen Möglichkeiten, Verluste bei der Energieumwandlung zu reduzieren, Wirkungsgrade deutlich zu steigern und innovative Systemkonzepte zu entwickeln. DC-Technologie bekommt daher in der Praxis eine wachsende Bedeutung und erfährt auch in der Forschung zunehmend Beachtung. 

„Die TU Ilmenau ein wichtiger Akteur in der DC-Forschung“, betonte Vizepräsident für Forschung und Wissenschaftlichen Nachwuchs Prof. Stefan Sinzinger in seiner Begrüßungsrede. An der TU Ilmenau sei kontinuierlich zu diesem Thema geforscht worden, auch in Zeiten, als die DC-Technologie an anderen Hochschulen nur ein Schattendasein geführt habe. 

ThEFI-Direktor Prof. Dirk Westermann skizzierte in seinem Einführungsvortrag das Konzept der All-Electric-Society, in der Elektrizität in allen Bereichen, das heißt in der Industrie, im Verkehr und in den Haushalten, eine herausragende Rolle spielen werde, während fossile Energieträger immer weiter an Bedeutung verlieren würden: 

DC-Technologie ist für die Realisation dieser Zukunftsvision unverzichtbar.

Im Übertragungsnetzbereich wurde dies bereits realisiert, in den Verteilnetzen steht ihr Einsatz aber noch aus. Als zentrale Voraussetzungen für eine breite Durchsetzung der überlegenen DC-Technologie identifiziert Westermann wettbewerbsfähige Preise der für die Netzführung zentralen Komponenten wie Stromumrichter und Leistungsschalter sowie vor allem eine Anpassung der regulatorischen Rahmenbedingungen. Er betonte, dass für die DC-Verteilnetze neue Geschäftsmodelle entwickelt werden müssten, die Innovationen begünstigen. Im engen Regulierungsrahmen der bisherigen Wechselstrom-Verteilnetze seien die notwendigen Investitionen kaum zu realisieren.

Endliche Kupfervorkommen und Potential für „Urban Mining“

stock.adobe.com/Sophia

„Sichere und nachhaltige Energieversorgung ist ohne Gleichstromtechnologie nicht möglich": So lautete die Quintessenz der Keynote von Prof. Rik De Doncker von der RWTH Aachen. In seinem Vortrag machte er die Notwendigkeit eines weitreichenden Umstiegs auf DC-Technologie deutlich. Der ausgewiesene Experte in DC-Technologie erklärte eindringlich am Beispiel der weltweiten Kupfervorräte – einer Schlüsselressource für Energiewende und Digitalisierung – , dass alle bekannten Kupfervorkommen zusammen nicht ausreichen würden, um die anstehenden Transformationen zu realisieren, wenn man mit der AC-Technologie weitermache wie bisher. Er plädierte daher für einen Umstieg auf die deutlich ressourcensparsamere DC-Technologie. 

Dass dies dringend notwendig sei, illustrierte er auch anhand des Kupferpreises, der sich allein in den letzten fünf Jahren mehr als verdoppelt hat und bei dem ein weiterer deutlicher Anstieg zu erwarten sei. In einem Umstieg von AC auf DC sieht er zugleich eine Chance für mehr Unabhängigkeit. Während die weltweiten Kupfervorkommen zunehmend unter den Einfluss Chinas geraten, sieht er in Deutschland ein großes Potential für „Urban Mining“, wenn die alte Wechselstromtechnologie ausgemustert wird. Das Kupfer aus den dann nicht mehr benötigten Großtransformatoren könne einen wesentlichen Beitrag leisten und zur Unabhängigkeit von Importen beitragen.

Herausforderungen und ressourcenschonende Ansätze der DC-Technologie

ThEFI

Während die einleitenden Vorträge die Notwendigkeit, die Herausforderungen und die großen Chancen der Transformation adressierten, ging es in den nachfolgenden Vorträgen um die konkreten, vor allem technischen Herausforderungen der DC-Technologie. Auch wenn die DC-Technologie eine lange Tradition hat und weltweit bereits in vielen Bereichen angewendet wird, gibt es gerade im Bereich der Verteilnetze noch viele offene Fragen, mit denen sich Doktoranden und Postdocs der TU Ilmenau beschäftigen. 

Insbesondere im Rahmen des von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderten Projekts VERNEDCT finden derzeit viele grundlegende Untersuchungen zum Thema Gleichstromnetze statt – angefangen von Berechnungen der Netzauslegung bis hin zur Entwicklung einer effizienten und ressourcenschonenden Sicherheitsarchitektur. 

Als bester Beitrag dieses technikorientieren Teils der Konferenz wurde der Vortrag von Filipe Gadotti ausgezeichnet, der sich im Rahmen seiner Doktorarbeit mit „Multi-zone Protection Algorithm for DC Distribution Grids“ beschäftigt. In seinem Vortrag stellte er unter anderem einen ressourcenschonenden Ansatz vor, durch den die umfangreiche Installation von Sensorik überflüssig wird und der zur Auszeichnung beitrug. Denn die Förderung nachhaltiger Lösungen stand auch bei dieser Energia Connecticum im Mittelpunkt. 

Ein großes Wissensdefizit

In vielen Beiträgen wurde aber deutlich, dass sich selbst überzeugende technische Lösungen nicht ohne Weiteres durchsetzen werden, wenn sie nicht bekannt sind. So zeigt der Beitrag von Anna Skripchenko, Dorothee Arlt und Jens Wolling vom Fachgebiet Empirische Medienforschung und politische Kommunikation der TU Ilmenau, dass selbst bei denjenigen, die die Technologie einsetzen könnten und müssten – den Verteilnetzbetreibern – ein großes Wissensdefizit existiert. Ein Drittel der mehr als 800 Verteilnetzbetreiber in Deutschland hat laut den Untersuchungen am Fachgebiet bisher noch nichts von der Möglichkeit eines gleichstrombasierten Verteilnetzes gehört. Von den übrigen hat sich nur eine kleine Minderheit bereits intensiver mit den Möglichkeiten beschäftigt. Ein Fazit der Veranstaltung lautet daher, so Prof. Jens Wolling: 

Alle Teilnehmenden am ThEFI-Kolloquium waren sich einig, dass sich dies ändern muss und dass von der Energia Connecticum ein Impuls ausgehen soll, der das Wissen über die Technologie erhöht und ihre Vorteile sowohl in den Unternehmen als auch in der Politik und bei den Regulierungsbehörden bekannter macht.

Originalpublikation

Skripchenko, A., Arlt, D. & J. Wolling (2026). Application areas and advantages of DC technologies from the perspective of distribution system operators (DSO). Energia Connecticum, Ilmenau.

Mehr über das Projekt VERNEDCT: Ressourceneffizientes Energieverteilernetz durch DC-Technologie

Über das Thüringer Energieforschungsinstitut (ThEFI)

Das Thüringer Energieforschungsinstitut (ThEFI) bündelt 12 Fachgebiete aus 4 Fakultäten der Technischen Universität Ilmenau und stärkt damit die interdisziplinäre Forschung. Im Fokus stehen der Wissenstransfer und die Weiterentwicklung der Forschungskompetenz in den Bereichen Energie-, Umwelt- und Systemtechnik. Die Forschungsergebnisse werden zudem aktiv in Wissenschaft und Industrie transferiert.

Mit seiner in den vergangenen Jahren aufgebauten Forschungsinfrastruktur bietet das ThEFI hervorragende Voraussetzungen für grundlagennahe Forschung auf simulativer und experimenteller Ebene. Die Infrastruktur und die dafür notwendigen Arbeitsplätze stehen auch für Forschungsprojekte außerhalb der Lehrveranstaltungen zur Verfügung.