Jævnstrøm med passion Lokale jævnstrømsnet kan spare op til 20 % energi, gøre den producerede elektricitet direkte lagringsbar og reducere mængden af ressourcer, der kræves til deres konstruktion.

Jævnstrømseksperter: Dr. Martin Wetter og Dr. Christian Helmig

DC Twins

De er flagskibene inden for jævnstrømsteknologi hos Phoenix Contact. Martin Wetter og Christian Helmig er fuldt ud engagerede i den erklærede mission for Phoenix Contact, the All Electric Society. Og jævnstrøm, er de sikre på, kan yde et værdifuldt bidrag til, at en bæredygtig energiomstilling bliver en succes.

Det er overalt

Vi er konstant omgivet af jævnspænding i hverdagen. "Alle elektriske apparater med et display, fra vaskemaskiner og smartphones til bilelektronik, indeholder jævnstrøm. Alle elektriske drev arbejder generelt med jævnstrøm. Alle batterier lagrer jævnstrøm. Der er meget få apparater, som f.eks. gamle brødristere eller strygejern, der fungerer direkte med vekselstrøm," forklarer Martin Wetter.

Og Christian Helmig tilføjer: "Jævnspænding er blevet aktuelt igen takket være producenter af vedvarende energi, især solenergi. Uanset om det er i solarmoduler eller vindmøller, omdannes den opsamlede energi først til jævnstrøm. Og i elbiler er det batterier med jævnstrøm, der driver hjulene."

Solcellemark på taget af All Electric Society Factory hos Phoenix Contact

Fordel jævnstrøm

Det er håndgribelige argumenter, som spiller Thomas Alva Edisons sene efterfølgere i hænde: Effektivitet, lagringsmuligheder og ressourcer. Det er umiddelbart indlysende, at en del af energien går tabt som varme ved enhver energiomdannelse. Hvis elektricitet genereres af vind eller sol, er den i første omgang tilgængelig i jævnspænding. Omdannelsen til vekselstrøm "æder" omkring 20 % af den oprindelige energi. Dette kan reddes, hvis du bliver i jævnstrømmens verden.

Den anden fordel er rekuperation, dvs. udnyttelse af overskydende kinetisk energi. "Det er især nemt med jævnstrøm. Og det er ikke kun vigtigt for elektromobilitet, men også inden for mange industrielle områder som f.eks. højlagerreoler eller industrirobotter. Energien genvindes, når bevægelsen reduceres," tilføjer innovationschef Wetter. "Effektivitet er derfor et af de vigtigste spørgsmål, når det gælder øget brug af jævnstrøm."

Dr. Wetter og Dr. Helmig ved ladestation i All Electric Society Park

Jævnstrøm flyder fra ladestationerne ind i elbilernes trækkraftbatterier

Muligheden for at lagre direkte er et andet plus. Energi fra batterier er jævnstrøm. Jævnstrømssystemer kan lagre eller hente energi direkte i batterier uden konvertering. Systemernes kompleksitet mindskes, hvilket igen fører til øget effektivitet.

Det, der stadig mangler, er ressourcebesparelsen, som begynder med materialebesparelsen, da de nødvendige kobberledere har betydeligt mindre tværsnit. Og den nødvendige tilsluttede belastning, dvs. den mængde elektrisk energi, som netoperatøren kontraktligt leverer, kan være omkring to tredjedele mindre end med en konventionel vekselstrømsforbindelse. "Det sparer penge med det samme, allerede inden en maskine er i gang," forklarer Christian Helmig.

Dr. Martin Wetter forklarer fordelene ved vekselstrøm

Fordel vekselstrøm

Vekselstrøm viser sine fordele ved energioverførsel over lange afstande. Dr. Wetter: "Hvis jeg vil overføre en bestemt mængde effekt, skal jeg bruge strøm gange spænding. Hvis jeg vil overføre meget effekt, skal jeg øge strømmen eller spændingen eller begge dele. Men overførselstabet på sådanne linjer afhænger udelukkende af strømmen. De stiger endda kvadratisk, dvs. at dobbelt så meget strøm er lig med fire gange så meget tab. Det er derfor, at høj effekt overføres over lange afstande med vekselstrøm og høje spændinger. Det minimerer overførselstabet. Konverteringen er enkel og ekstremt pålidelig med de rette transformere." I den klassiske teknologi med distributionsnet med nogle få store kraftværker og stjerneformet fordeling er vekselstrøm derfor dagens orden.

Vekselstrøm scorer også højt, når det gælder håndtering. Martin Wetter kommenterer: "Der er faktisk ikke noget, der ikke ville fungere med jævnstrøm. Men det, vi har opnået inden for vekselstrøm, er en ekstremt høj sikkerhedsstandard. Til sammenligning: Alene i Tyskland mister omkring 3.000 mennesker livet i trafikken hvert år. Men der er kun 30 dødsfald på grund af elektriske stød på trods af den enorme udbredelse."

Dr. Christian Helmig forklarer forskellene mellem DC og AC

Hvorfor er arbejdet med jævnstrøm stadig kun specialisters domæne? Christian Helmig forklarer: "Den virkelige forskel mellem jævnstrøm og vekselstrøm i hverdagen er manglen på nulgennemgang af spændingen. Hvis et apparat i drift kobles fra nettet i et vekselstrømsnetværk, opstår der en lysbue. Det lægger man næsten ikke mærke til, for det varer kun en brøkdel af et sekund. Man skal være meget mere opmærksom med jævnstrøm. Når et apparat kobles fra nettet under jævnspænding, udløses en farlig lysbue, der udgør en massiv risiko for både brugeren og materialet. Derfor er et af vores produktudviklingsmål at opnå et lignende sikkerhedsniveau i teknologien til jævnstrøm, som slutbrugeren er vant til med vekselstrøm."

ArcZero – tilslutningsstik til jævnstrømsnet

Samarbejde gør DC stærk

Det er her, Martin Wetter kommer ind i billedet: "Takket være ny effektelektronik har vi nu mulighed for at udnytte fordelene ved jævnspænding igen. Og vi har vores første produkter, der er specifikt rettet mod direkte brug af jævnstrøm. Men der mangler stadig standardisering."

Dr. Helmig tilføjer: "Vores ArcZero er for eksempel det første tilslutningsstik, som vi har udviklet udelukkende til jævnstrøm. Et kredsløb, der genkender kontakten, er integreret. Hvis jeg trækker stikket ud under belastning, skabes der også en lysbue her, men den er kun minimal, fordi strømmen udløser kredsløbet."

Wetter: "Det viser, hvorfor vi ikke kan konvertere alt til jævnstrøm med det samme. Et simpelt stik og en simpel stikdåse er meget mere komplekse i designet, hvis man skal opnå den samme håndtering. Her er vekselstrømmens verden ganske enkelt etableret. Vi er derfor også stiftende medlemmer af Open Direct Current Alliance (ODCA), hvor mere end 70 virksomheder allerede er gået sammen om at udvikle standarder for enhederne. Systemkonceptet er vigtigere end den individuelle konkurrence mellem innovationer."

Dr. Helmig og Dr. Wetter er overbevist af DC

Konklusion

Dr. Helmig er fortrøstningsfuld: "Efterhånden som antallet af Show Cases stiger, vil det blive lettere og lettere at bruge denne teknologi. I mellemtiden stiger kundernes interesse hele tiden. Mange af vores industrikunder vil gerne vide mere om de erfaringer, vi gør os på All Electric Society Factory, og de besøger os også."

De to innovatører er ikke i tvivl om, at deres mission vil lykkes: "Vi tror på, at denne teknologi giver mening. Fordelene er indlysende. Det passer perfekt til vores vision om et All Electric Society, så de produkter, der skal udvikles, er også værdifulde investeringer i fremtiden."