Gelijkstroom met passie Lokale gelijkstroomnetten kunnen tot 20% 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.

Gelijkstroom-experts: Dr Martin Wetter en Dr Christian Helmig

De DC Twins

Dit zijn de paradepaardjes van de gelijkstroomtechnologie bij Phoenix Contact. Martin Wetter en Christian Helmig zijn volledig toegewijd aan de missie van Phoenix Contact, de All Electric Society. En gelijkstroom, daar zijn ze zeker van, kan een waardevolle bijdrage leveren aan het succes van de duurzame energietransitie.

Het is overal

In het dagelijks leven worden we voortdurend omringd door gelijkspanning. "Elk elektrisch apparaat met een display, van wasmachines en smartphones tot auto-elektronica, bevat gelijkstroom. Elke elektrische aandrijving werkt over het algemeen met gelijkstroom. Elke batterij slaat gelijkstroom op. Er zijn maar heel weinig apparaten, zoals oude broodroosters of strijkijzers, die rechtstreeks op wisselstroom werken," legt Martin Wetter uit.

Christian Helmig voegt hieraan toe: "Gelijkspanning is weer een belangrijk onderwerp geworden dankzij de regeneratieve energieopwekkers, vooral zonne-energie. In solarmodules of windturbines wordt de opgevangen energie eerst omgezet in gelijkstroom. En in elektrische voertuigen drijven batterijen met gelijkstroom de wielen aan."

Solarveld op het dak van de fabriek van All Electric Society van Phoenix Contact

Voordeel gelijkstroom

Dit zijn tastbare argumenten die de late opvolgers van Thomas Alva Edison in de kaart spelen: efficiëntie, opslagmogelijkheden en hulpbronnen. Het is meteen duidelijk dat bij elke omzetting van energie een deel ervan verloren gaat als warmte. Als stroom wordt opgewekt door wind of zon, is deze aanvankelijk beschikbaar in gelijkspanning. De omzetting naar wisselstroom "vreet" ongeveer 20% van de oorspronkelijke energie op. Dit kan worden bespaard als men in de wereld van gelijkstroom blijft.

Het tweede voordeel is recuperatie, d.w.z. het gebruik van overtollige kinetische energie. "Dit is vooral gemakkelijk met gelijkstroom. En dit is niet alleen belangrijk voor elektromobiliteit, maar ook op veel andere industriële gebieden, zoals hoogbouwstellingen of industriële robots. Er wordt energie teruggewonnen wanneer de beweging wordt verminderd," voegt innovatiemanager Wetter toe. "Efficiëntie is daarom een van de belangrijkste punten als het gaat om het toegenomen gebruik van gelijkstroom."

Dr. Wetter en Dr. Helmig bij een laadpaal in het All Electric Society Park

Gelijkstroom vloeit van de laadpalen naar de tractiebatterijen van elektrische voertuigen

Directe opslag is nog een pluspunt. Energie uit batterijen is gelijkstroom. Gelijkstroomsystemen kunnen energie zonder conversie rechtstreeks in batterijen opslaan of ophalen. De complexiteit van de systemen neemt af, wat wederom leidt tot meer efficiëntie.

Wat nog ontbreekt is het behoud van hulpbronnen, wat begint met het besparen van materiaal, omdat de benodigde koperen aders een aanzienlijk kleinere doorsnede hebben. En het benodigde aangesloten vermogen, d.w.z. de hoeveelheid elektrische energie die de netwerkbeheerder contractueel levert, kan ongeveer tweederde minder zijn dan bij een conventionele wisselspanningaansluiting. "Dit bespaart onmiddellijk geld, zelfs nog voordat een machine draait," legt Christian Helmig uit.

Dr Martin Wetter legt de voordelen van wisselstroom uit

Voordeel wisselstroom

Wisselstroom heeft zijn voordelen bij de energieoverdracht over lange afstanden. Dr. Wetter: "Als ik een bepaald vermogen wil overbrengen, heb ik stroom maal spanning nodig. Als ik veel vermogen wil overbrengen, moet ik de stroom of spanning of beide verhogen. De overdrachtverliezen op dergelijke aders zijn echter uitsluitend afhankelijk van de stroom. Ze nemen zelfs kwadratisch toe, d.w.z. twee keer de stroom is gelijk aan vier keer de verliezen. Daarom wordt hoog vermogen over lange afstanden overgedragen met wisselstroom, met hoge spanningen. Dit minimaliseert overdrachtverliezen. De conversie is eenvoudig en uiterst betrouwbaar met de juiste transformatoren." In de klassieke techniek van distributienetten met een paar grote energiecentrales en stervormige distributie is wisselstroom dus aan de orde van de dag.

Wisselstroom scoort ook hoog als het gaat om hanteerbaarheid. Martin Wetter: "Er is eigenlijk niets dat niet zou werken met gelijkstroom. Wat we echter hebben bereikt op het gebied van wisselstroom is de extreem hoge veiligheidsstandaard. Ter vergelijking: alleen al in Duitsland sterven elk jaar ongeveer 3.000 mensen in het wegverkeer. Maar slechts 30 doden door elektrische schokken, ondanks de enorme verspreiding."

Dr. Christian Helmig legt de verschillen uit tussen gelijkstroom en wisselstroom

Waarom is werken met gelijkstroom nog steeds het domein van specialisten? Christian Helmig legt uit: "Het echte verschil tussen gelijkstroom en wisselstroom in het dagelijks leven is het ontbreken van de nuldoorgang van de spanning. Als men in een wisselspanningsnet een apparaat dat in bedrijf is loskoppelt van het net, ontstaat een vlamboog. Maar men merkt het nauwelijks, want het duurt maar een fractie van een seconde. Met gelijkstroom moet men veel waakzamer zijn. Het loskoppelen van een apparaat onder gelijkspanning van het net veroorzaakt een gevaarlijke vlamboog die een enorm risico vormt voor zowel de gebruiker als het materiaal. Daarom is een van onze productontwikkelingsdoelen het bereiken van een vergelijkbaar veiligheidsniveau in de technologie voor gelijkstroom als de eindgebruiker gewend is bij wisselstroom."

ArcZero - Connectoren voor gelijkstroomnetten

Samenwerking maakt gelijkstroom sterk

Hier komt Martin Wetter om de hoek kijken: "Dankzij nieuwe vermogenselektronica hebben we nu manieren om de voordelen van gelijkspanning weer bruikbaar te maken. En we hebben de eerste producten die specifiek gericht zijn op het directe gebruik van gelijkstroom. Maar er is nog steeds een gebrek aan standaardisatie."

Dr. Helmig voegt hieraan toe: "Onze ArcZero is bijvoorbeeld de eerste connector die we uitsluitend voor gelijkstroom hebben ontwikkeld. Er is een schakeling geïntegreerd die het contact herkent. Als ik onder belasting aan de stekker trek, ontstaat hier ook een vlamboog, maar die is slechts minimaal omdat de stroom de schakeling activeert."

Wetter: "Dat laat zien waarom we niet alles meteen in gelijkstroom kunnen omzetten. Een eenvoudige stekker en een eenvoudige contactdoos hebben een veel complexer ontwerp om hetzelfde te bereiken. De wereld van wisselstroom is eenvoudigweg gevestigd. Daarom zijn we ook mede-oprichter van de Open Direct Current Alliance (ODCA), waarin al meer dan 70 bedrijven hun krachten hebben gebundeld om standaarden voor de apparaten te ontwikkelen. Het systeemconcept is belangrijker dan individuele concurrentie tussen innovaties."

Dr. Helmig en Dr. Wetter zijn overtuigd door DC

Conclusie

Dr. Helmig heeft er alle vertrouwen in: "Naarmate het aantal showcases toeneemt, zal het steeds eenvoudiger worden om deze technologie te gebruiken. Ondertussen neemt de interesse van klanten steeds verder toe. Veel van onze industriële klanten willen meer weten over de ervaringen die we momenteel opdoen in de All Electric Society Factory en bezoeken ons ook."

De twee vernieuwers twijfelen niet aan het succes van hun missie: "Wij geloven dat deze technologie zinvol is. De voordelen liggen voor de hand. Het past perfect in onze visie van een All Electric Society, dus de te ontwikkelen producten zijn ook waardevolle investeringen in de toekomst."