Was ist Gleichstrom? In diesem Artikel tauchen wir in die Welt des Gleichstroms ein. Sie erfahren, was Gleichstrom ist, wie er sich vom Wechselstrom unterscheidet, wo er zum Einsatz kommt und welche Rolle er in der Zukunft unserer Energieversorgung spielen wird.

Wechselstrom fließt aus unseren Steckdosen

Kurzfassung

Strom ist die unsichtbare Kraft, die unsere Welt antreibt. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Hauptarten: Gleichstrom und Wechselstrom. Wechselstrom fließt aus unseren Steckdosen und ist die Grundlage für die Versorgung von Haushalten und Industrie. Gleichstrom (DC, von englisch Direct Current) ist dagegen in vielen unserer alltäglichen elektronischen Geräte unverzichtbar.

Die Grundlagen

Gleichstrom ist eine Form des elektrischen Stroms, bei der die Elektronen stets von der Quelle zum Verbraucher in die gleiche Richtung fließen. Stellen Sie sich eine Wasserleitung vor: Bei Gleichstrom fließt das Wasser (die Elektronen) immer nur in eine Richtung durch das Rohr. Die elektrische Spannung bleibt dabei konstant oder ändert sich nur unwesentlich. Das führt zu einem gleichmäßigen Stromfluss.

Gleichstrom vs. Wechselstrom

Im Gegensatz zum Gleichstrom ändert der Wechselstrom (AC, von englisch Alternating Current) seine Fließrichtung periodisch. In Europa tut er dies 50-mal pro Sekunde, in Nordamerika 60-mal pro Sekunde. Die Spannung und der Strom pulsieren dabei wellenförmig. Stellt man sich wieder die Wasserleitung vor, würde das Wasser bei Wechselstrom ständig seine Fließrichtung umkehren.

Schwarz-weiß-Aufnahme von Thomas Alva Edison

Thomas Alva Edison setzte auf Gleichstrom

Der „Stromkrieg“

Ende des 19. Jahrhunderts entbrannte der sogenannte „Stromkrieg“ um die Wahl zwischen Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC). Thomas Alva Edison setzte auf Gleichstrom und baute erste darauf basierende Stromnetze.

Nikola Tesla und George Westinghouse favorisierten Wechselstrom, da dessen Spannung effizient transformiert werden kann. Hohe Spannungen ermöglichen eine verlustarme Fernübertragung, niedrige Spannungen sind sicher für Verbraucher. Dieser Vorteil führte zur Durchsetzung von Wechselstrom für die großflächige Energieversorgung.

Vergleich der Eigenschaften

Um Gleichstrom wirklich zu verstehen, ist es unerlässlich, ihn vom Wechselstrom (AC) abzugrenzen.

	Gleichstrom (DC)	Wechselstrom (AC)
Fließrichtung	immer die gleiche Richtung von der Quelle zum Verbraucher	ändert sich periodisch
Spannung	konstant	ändert sich periodisch, wellenförmig
Transformation	komplexer und weniger effizient	einfach und effizient mit Transformatoren
Übertragung	gut für kurze Distanzen oder Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) für weite Strecken	ideal für die Übertragung über große Entfernungen im Netz
Anwendungen	Batterien, Elektronik, LED, Elektrolyse, E-Autos, Haushaltsgeräte, Industrie	öffentliche Stromversorgung

Hand hält Smartphone vor einer Stadtkulisse

Anwendungen in Alltag und Technik

Mobile elektronische Geräte: Smartphones, Tablets, Laptops, MP3-Player, Digitalkameras und ähnliche tragbare Geräte werden mit Gleichstrom betrieben. Ihre internen Batterien und Akkus liefern Gleichstrom. Die Netzteile wandeln den Wechselstrom aus der Steckdose in Gleichstrom zum Laden um.
Fahrzeuge: Automobile nutzen ein 12-V-Gleichstromsystem für Beleuchtung, Radio, Fensterheber und andere elektrische Komponenten. Elektroautos speichern Energie in Hochvoltbatterien, die Gleichstrom liefern. Das DC-Laden (Schnellladen) von E-Autos an Ladesäulen ist ein weiteres wichtiges Anwendungsfeld, bei dem direkt Gleichstrom in die Fahrzeugbatterie geleitet wird.
LED-Beleuchtung: Um zu funktionieren, benötigen Leuchtdioden (LEDs) Gleichstrom. Viele LED-Lampen für den Haushalt haben daher einen eingebauten Gleichrichter, der den Wechselstrom aus der Steckdose umwandelt.
Erneuerbare Energien: Solaranlagen erzeugen primär Gleichstrom. Für die Einspeisung ins Netz oder den Betrieb von Haushaltsgeräten muss er in Wechselstrom umgewandelt werden. Auch Windenergieanlagen können intern Gleichstrom erzeugen, bevor er für die Netzintegration transformiert wird.
Industrielle Prozesse: Bei der Elektrolyse (z. B. zur Gewinnung von Aluminium) und der Galvanik (Beschichten von Metallen) ist Gleichstrom unverzichtbar. Auch viele Schweißverfahren nutzen Gleichstrom.
IT-Infrastruktur: Rechenzentren und Server nutzen zunehmend Gleichstromversorgungen, da dies die Umwandlungsverluste reduzieren und die Effizienz steigern kann.
Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ): Für die Übertragung von großen Mengen elektrischer Energie über sehr weite Entfernungen oder unter Wasser ist Gleichstrom oft effizienter als Wechselstrom. Um z. B. Windstrom von Offshore-Anlagen oder Solarenergie aus entlegenen Regionen über Hunderte von Kilometern zu transportieren, werden HGÜ-Leitungen eingesetzt. Hierbei wird Wechselstrom zunächst in Hochspannungs-Gleichstrom umgewandelt, übertragen und am Ziel wieder in Wechselstrom zurückgewandelt.

Häufig gestellte Fragen zu Gleichstrom

Ist 12 V immer Gleichstrom?

Nein, die Angabe einer Spannung wie „12 V“ sagt noch nichts darüber aus, ob es sich um Gleichstrom oder Wechselstrom handelt.

Allerdings: In den meisten Alltagsanwendungen, in denen 12 V vorkommen, handelt es sich tatsächlich um Gleichstrom. Beispiele hierfür sind:

Autobatterien
Kleine Netzteile (z. B. Router, externe Festplatten)
Solarpanelsysteme

Es gibt auch 12-V-Wechselstromquellen, z. B. bei bestimmten Beleuchtungssystemen (Halogenlampen mit Wechselstromtrafo) oder einigen spezialisierten industriellen Anwendungen. Die Spannung (Volt) ist ein Maß für den „Druck“ der Elektrizität. Die Art des Stroms (Gleich- oder Wechselstrom) beschreibt die Fließrichtung.

Ist Starkstrom Gleichstrom?

Nein, der Begriff „Starkstrom“ wird im allgemeinen Sprachgebrauch fast ausschließlich für Wechselstrom verwendet, genauer gesagt für Drehstrom.

„Starkstrom“ bezieht sich auf elektrische Anlagen und Geräte mit einer höheren Leistung und Spannung als der übliche Haushaltsstrom (Einphasen-Wechselstrom). In Haushalten findet man Starkstrom typischerweise an speziellen roten Steckdosen (CEE-Steckdosen), die z. B. für Elektroherde, Durchlauferhitzer oder Werkstattmaschinen verwendet werden. Diese liefern dreiphasigen Wechselstrom mit 400 V.

Die Zukunft des Gleichstroms

Gleichstrom gewinnt in vielen Bereichen zunehmend an Bedeutung. Grund dafür sind insbesondere die Energiewende und die fortschreitende Digitalisierung:

Erneuerbare Energien: Da Solaranlagen direkt Gleichstrom erzeugen und Windenergieanlagen zunehmend auch DC-Verbindungen nutzen, wird die direkte Gleichstromnutzung in lokalen Netzen und Mikronetzen immer attraktiver.
Elektromobilität: Das schnelle Aufladen von E-Autos basiert auf dem DC-Laden, was die Entwicklung leistungsstärkerer Gleichstrominfrastruktur vorantreibt.
Rechenzentren und Smart Homes: Die meisten internen Komponenten in Computern und modernen Smart-Home-Geräten arbeiten mit Gleichstrom. Eine direkte DC-Versorgung könnte hier zu höherer Effizienz führen.
Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ): Um große Mengen an Energie über weite Entfernungen zu transportieren, wird die HGÜ-Technologie weltweit ausgebaut.

Fazit

Obwohl Wechselstrom das Herzstück unseres globalen Stromnetzes bildet und effizient über weite Entfernungen übertragen werden kann, erlebt Gleichstrom eine Renaissance. Das liegt insbesondere an der Notwendigkeit, erneuerbare Energien zu integrieren und die Elektrotechnik in Bereichen wie der Elektromobilität und der IT-Infrastruktur weiterzuentwickeln. Um die Funktionsweise unserer modernen elektrischen Welt zu begreifen, ist das Verständnis des Unterschieds zwischen diesen beiden Stromarten der Schlüssel.

Autor: Phoenix Contact

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Gleichstromnetze: Vom Konzept zur Realität

Das Thema Gleichstrom ist in aller Munde. Aber wie funktioniert die Technologie in der Praxis? Wie groß ist das Einsparpotenzial? Welche Hürden gibt es und wie bewältigt man sie? Tobias Lüke, Experte bei Phoenix Contact, erklärt die Grundlagen und schildert die Umsetzung an konkreten Beispielen.

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