Wat is gelijkstroom? In dit artikel duiken we in de wereld van gelijkstroom. U leert wat gelijkstroom is, hoe het verschilt van wisselstroom, waar het wordt gebruikt en welke rol het zal spelen in de toekomst van onze energievoorziening.
Er vloeit wisselstroom uit onze contactdozen
Beknopte samenvatting
Elektriciteit is de onzichtbare kracht die onze wereld aandrijft. Er zijn in principe twee hoofdtypen: gelijkstroom en wisselstroom. Wisselstroom vloeit uit onze contactdozen en vormt de basis voor de voeding van huishoudens en de industrie. Gelijkstroom (DC) is daarentegen onmisbaar in veel van onze alledaagse elektronische apparaten.
De basisprincipes
Gelijkstroom is een vorm van elektrische stroom waarbij de elektronica altijd in dezelfde richting van de bron naar de verbruiker stroomt. Stel je een waterleiding voor: Bij gelijkstroom stroomt het water (de elektronen) slechts in één richting tegelijk door de pijp. De elektrische spanning blijft constant of verandert slechts onbeduidend. Dit leidt tot een gelijkmatige stroom.
Gelijkstroom vs. wisselstroom
In tegenstelling tot gelijkstroom verandert wisselstroom (AC) periodiek van stroomrichting. In Europa doet het dit 50 keer per seconde, in Noord-Amerika 60 keer per seconde. De spanning en stroom pulseren in golven. Als je je de waterleiding nog eens voorstelt, zou het water constant zijn stroomrichting omkeren met wisselstroom.
Thomas Alva Edison gaf de voorkeur aan gelijkstroom
De "elektriciteitsoorlog
Aan het einde van de 19e eeuw brak de zogenaamde "elektriciteitsoorlog" uit over de keuze tussen gelijkstroom (DC) en wisselstroom (AC). Thomas Alva Edison gaf de voorkeur aan gelijkstroom en bouwde de eerste elektriciteitsnetten op basis hiervan.
Nikola Tesla en George Westinghouse gaven de voorkeur aan wisselstroom, omdat de spanning efficiënt kan worden omgezet. Hoge spanningen maken transmissie over lange afstanden met laag verlies mogelijk, terwijl lage spanningen veilig zijn voor verbruikers. Dit voordeel leidde tot de implementatie van wisselstroom voor grootschalige energievoorziening.
Vergelijking van eigenschappen
Om gelijkstroom echt te begrijpen, is het essentieel om onderscheid te maken tussen gelijkstroom en wisselstroom (AC).
| Gelijkstroom (DC) | Wisselstroom (AC) | |
|---|---|---|
| Stromingsrichting | altijd dezelfde richting van de bron naar de verbruiker | verandert periodiek |
| Spanning | constant | verandert periodiek, in golven |
| Transformatie | complexer en minder efficiënt | eenvoudig en efficiënt met transformatoren |
| Overdracht | goed voor korte afstanden of gelijkstroom (HVDC) voor lange afstanden | ideaal voor overdracht over lange afstanden in het netwerk |
| Toepassingen | Batterijen, elektronica, LED, elektrolyse, e-auto's, huishoudelijke apparaten, industrie | openbare voeding |
Toepassingen in het dagelijks leven en technologie
- Mobiele elektronische apparaten: Smartphones, tablets, laptops, MP3-spelers, digitale camera's en soortgelijke draagbare apparaten worden aangedreven door gelijkstroom. Hun interne batterijen en oplaadbare batterijen leveren gelijkstroom. De voedingseenheden zetten de wisselstroom van de contactdoos om in gelijkstroom voor het opladen.
- Voertuigen: Auto's gebruiken een 12 V gelijkstroomsysteem voor verlichting, radio, elektrische ramen en andere elektrische onderdelen. Elektrische auto's slaan energie op in hoogspanningsbatterijen die gelijkstroom leveren. DC-laden (snelladen) van elektrische auto's aan laadstations is een ander belangrijk toepassingsgebied waarbij gelijkstroom rechtstreeks naar de batterij van het voertuig wordt geleid.
- LED-verlichting: Lichtgevende diodes (LED's) hebben gelijkstroom nodig om te functioneren. Veel huishoudelijke LED lampen hebben daarom een ingebouwde gelijkrichter die de wisselstroom van de contactdoos omzet.
- Hernieuwbare energie: Solarinstallaties wekken voornamelijk gelijkstroom op. Het moet worden omgezet in wisselstroom om te kunnen worden aangesloten op het elektriciteitsnet of om huishoudelijke apparaten te laten werken. Windturbines kunnen ook intern gelijkstroom opwekken voordat deze wordt getransformeerd voor integratie in het elektriciteitsnet.
- Industriële processen: Gelijkstroom is onmisbaar bij elektrolyse (bijvoorbeeld voor de productie van aluminium) en galvaniseren (coaten van metalen). Veel lasprocessen maken ook gebruik van gelijkstroom.
- IT-infrastructuur: Datacenters en servers maken steeds vaker gebruik van gelijkstroomvoedingen, omdat dit de conversieverliezen kan verminderen en de efficiëntie kan verhogen.
- Gelijkstroomtransmissie (HVDC): Voor de transmissie van grote hoeveelheden elektrische energie over zeer lange afstanden of onder water is gelijkstroom vaak efficiënter dan wisselstroom. HVDC-lijnen worden bijvoorbeeld gebruikt om windenergie van offshore-installaties of zonne-energie uit afgelegen gebieden over honderden kilometers te transporteren. Hierbij wordt wisselstroom eerst omgezet in gelijkstroom, verzonden en op de plaats van bestemming weer omgezet in wisselstroom.
Veelgestelde vragen over gelijkstroom
Is 12 V altijd gelijkstroom?
Nee, de specificatie van een spanning zoals "12 V" zegt niets over of het gelijkstroom of wisselstroom is.
In de meeste alledaagse toepassingen waar 12 V wordt gebruikt, is het echter gelijkstroom. Voorbeelden hiervan zijn:
- Accu's voor auto's
- Kleine voedingseenheden (bijv. router, externe harde schijven)
- Systemen met zonnepanelen
Er zijn ook 12 V wisselstroombronnen, bijvoorbeeld voor bepaalde verlichtingssystemen (halogeenlampen met wisselstroomtransformator) of sommige gespecialiseerde industriële toepassingen. Spanning (volt) is een maat voor de "druk" van elektriciteit. Het type stroom (gelijkstroom of wisselstroom) beschrijft de stroomrichting.
Is hoogspanning gelijkstroom?
Nee, de term "zware stroom" wordt bijna uitsluitend gebruikt voor wisselstroom, of meer precies voor driefasenstroom.
"Zware stroom" verwijst naar elektrische systemen en apparaten met een hoger vermogen en een hogere spanning dan de gebruikelijke huishoudstroom (wisselstroom). In huishoudens wordt zware stroom meestal aangetroffen bij speciale rode contactdozen (CEE-contactdozen), die bijvoorbeeld worden gebruikt voor elektrische fornuizen, geisers of werkplaatmachines. Deze leveren driefasige wisselstroom van 400 V.
De toekomst van gelijkstroom
Gelijkstroom wordt op veel gebieden steeds belangrijker. De belangrijkste redenen hiervoor zijn de energietransitie en de voortschrijdende digitalisering:
- Hernieuwbare energie: Aangezien solarinstallaties gelijkstroom opwekken en windturbines steeds meer gebruik maken van DC-grid, wordt het directe gebruik van gelijkstroom in lokale netten en microgrids steeds aantrekkelijker.
- Elektromobiliteit: Het snelladen van elektrische auto's is gebaseerd op DC-laden, wat de ontwikkeling van krachtigere gelijkstroominfrastructuur stimuleert.
- Datacenters en smart homes: De meeste interne componenten in computers en moderne smart home apparaten werken op gelijkstroom. Een directe gelijkstroomvoeding zou hier tot meer efficiëntie kunnen leiden.
- Gelijkstroom hoogspanning (HVDC): De HVDC-technologie wordt wereldwijd uitgebreid om grote hoeveelheden energie over lange afstanden te transporteren.
Conclusie
Hoewel wisselstroom het hart van ons wereldwijde elektriciteitsnet vormt en efficiënt over lange afstanden kan worden getransporteerd, beleeft gelijkstroom een renaissance. Dit komt met name door de noodzaak om hernieuwbare energiebronnen te integreren en elektrotechniek verder te ontwikkelen op gebieden zoals elektromobiliteit en IT-infrastructuur. Het verschil begrijpen tussen deze twee soorten elektriciteit is essentieel om te begrijpen hoe onze moderne elektrische wereld werkt.
Kom in contact met onze experts
Overige bijdragen
All Electric Society Factory
De All Electric Society Factory van Phoenix Contact kan energiepositief produceren dankzij een geavanceerd DC Power Grid. Een kijkje achter de schermen onthult hoe het werkt.
Gelijkstroom met passie
Lokale gelijkstroomnetten kunnen tot 20 procent energie besparen, zorgen ervoor dat de opgewekte stroom direct kan worden opgeslagen en verlagen de benodigde hoeveelheid hulpbronnen die nodig zijn voor het inrichten ervan.
Gelijkstroomnetten voor de sectorkoppeling
Elektromobiliteit, solarinstallaties en accuopslag brengen een revolutie teweeg in de industrie.