Warto wiedzieć
09.05.2025

Pasja do prądu stałego Lokalne mikrosieci DC pozwalają zaoszczędzić do 20% energii, umożliwiają bezpośrednie magazynowanie wytworzonej energii elektrycznej i zmniejszają ilość zasobów potrzebnych do ich budowy.

Eksperci od prądu stałego: dr Martin Wetter i dr Christian Helmig

DC Twins

Są to flagowe produkty technologii prądu stałego w Phoenix Contact. Martin Wetter i Christian Helmig są w pełni zaangażowani w realizację misji All Electric Society Phoenix Contact. I są przekonani, że prąd stały może wnieść cenny wkład w sukces zrównoważonej transformacji energetycznej.

On jest wszędzie

W codziennym życiu jesteśmy stale otoczeni napięciem stałym. „Każde urządzenie elektryczne z wyświetlaczem, od pralek i smartfonów po elektronikę samochodową, zawiera prąd stały. Każdy napęd elektryczny działa z reguły na prąd stały. Każdy akumulator przechowuje prąd stały. Istnieje bardzo niewiele urządzeń, takich jak stare tostery czy żelazka, które działają bezpośrednio na prąd przemienny” – wyjaśnia Martin Wetter.

Christian Helmig dodaje: „Napięcie stałe stało się ponownie ważnym zagadnieniem dzięki wytwarzaniu energii odnawialnej, zwłaszcza słonecznej. Czy to w panelach fotowoltaicznych, czy w turbinach wiatrowych, przechwycona energia jest najpierw przekształcana w prąd stały. A w pojazdach elektrycznych akumulatory z prądem stałym napędzają koła”.

Pole fotowoltaiczne na dachu All Electric Society Factory Phoenix Contact

Pole fotowoltaiczne na dachu All Electric Society Factory Phoenix Contact

Zalety prądu stałego

Są to namacalne argumenty, które działają na korzyść następców Thomasa Alvy Edisona: wydajność, możliwość przechowywania i zasoby. Od razu widać, że przy każdej transformacji energii jej część jest tracona w postaci ciepła. Jeśli energia elektryczna jest generowana przez wiatr lub słońce, jest ona początkowo dostępna w napięciu stałym. Konwersja na prąd przemienny „zjada” około 20% pierwotnej energii. Można ją uratować, pozostając w świecie prądu stałego.

Drugą zaletą jest rekuperacja, czyli wykorzystanie nadwyżki energii kinetycznej. „W przypadku prądu stałego jest to szczególnie łatwe. Ma to znaczenie nie tylko dla elektromobilności, ale także w wielu obszarach przemysłowych, takich jak systemy regałów wysokiego składowania czy roboty przemysłowe. Energia jest odzyskiwana, gdy ruch jest ograniczony" - dodaje kierownik ds. innowacji Wetter. „Efektywność jest zatem jedną z kluczowych kwestii, jeśli chodzi o zwiększone wykorzystanie prądu stałego”.

Dr Wetter i dr Helmig na stacji ładowania w All Electric Society Park

Prąd stały przepływa ze stacji ładowania do akumulatorów trakcyjnych pojazdów elektrycznych

Bezpośrednie przechowywanie to kolejny plus. Energia z akumulatorów to prąd stały. Systemy prądu stałego mogą przechowywać lub pobierać energię bezpośrednio w akumulatorach bez konwersji. Złożoność systemów zmniejsza się, co z kolei prowadzi do zwiększenia efektywności.

Nie można zapomnieć o oszczędzaniu zasobów, które zaczyna się już od oszczędzania materiałów, ponieważ potrzebne przewody miedziane mają znacznie mniejsze przekroje. Wymagana moc przyłączeniowa, tzn. ilość energii elektrycznej, którą operator sieci dostarcza na podstawie umowy, może być o około dwie trzecie mniejsza niż w przypadku konwencjonalnego przyłącza AC. „Zapewnia to natychmiastową oszczędność, jeszcze przed uruchomieniem maszyny” – wyjaśnia Christian Helmig.

Wywiad z dr Martinem Wetterem

Dr Martin Wetter wyjaśnia zalety prądu przemiennego

Zalety prądu przemiennego

Prąd przemienny wykazuje swoje zalety podczas przesyłania energii na duże odległości. Dr Wetter: „Jeśli chcę przesłać określoną moc, potrzebuję prądu razy napięcie. Jeśli chcę przesyłać dużą moc, muszę zwiększyć natężenie prądu lub napięcie, albo jedno i drugie. Straty przesyłowe na takich liniach zależą jednak wyłącznie od natężenia prądu. Zwiększają się one nawet czterokrotnie, tj. dwukrotny wzrost natężenia prądu równa się czterokrotnemu wzrostowi strat. Dlatego właśnie duża moc jest przesyłana na duże odległości za pomocą prądu przemiennego i wysokich napięć. Minimalizuje to straty podczas transmisji. Konwersja jest prosta i niezwykle niezawodna dzięki odpowiednim transformatorom”. W sieciach dystrybucyjnych w klasycznej technologii z kilkoma dużymi elektrowniami i dystrybucją w kształcie gwiazdy, prąd przemienny jest więc na porządku dziennym.

Prąd przemienny jest również wysoko oceniany pod względem obsługi. Martin Wetter wtrąca: „Właściwie nie ma niczego, co nie działałoby z prądem stałym. To, co jednak osiągnęliśmy w dziedzinie prądu przemiennego, to niezwykle wysokie standardy bezpieczeństwa. Dla porównania: w samych Niemczech każdego roku na drogach ginie około 3000 osób. A zgonów z powodu porażenia prądem jest zaledwie 30”.

Wywiad z dr Christianem Helmigiem

Dr Christian Helmig wyjaśnia różnice między prądem stałym i zmiennym

Dlaczego praca z prądem stałym jest nadal domeną specjalistów? Christian Helmig wyjaśnia: „Prawdziwą różnicą między prądem stałym a przemiennym w codziennym życiu jest brak przejścia napięcia przez zero. Jeśli pracujące urządzenie zostanie odłączone od sieci w sieci napięcia przemiennego, powstaje łuk elektryczny. Jest to jednak niezauważalne, ponieważ trwa zaledwie ułamek sekundy. W przypadku prądu stałego trzeba być znacznie bardziej czujnym. Odłączenie urządzenia od sieci pod napięciem stałym wyzwala niebezpieczny łuk elektryczny, który stanowi ogromne zagrożenie zarówno dla użytkownika, jak i materiału. Dlatego jednym z celów rozwoju naszych produktów jest osiągnięcie podobnego poziomu bezpieczeństwa w technologii prądu stałego, do jakiego użytkownik końcowy jest przyzwyczajony w przypadku prądu przemiennego”.

ArcZero – złącza do sieci prądu stałego

ArcZero – złącza do sieci prądu stałego

Współpraca daje siłę DC

Tutaj włącza się Martin Wetter: „Dzięki nowej energoelektronice mamy teraz możliwości ponownego wykorzystania zalet napięcia stałego. I mamy nasze pierwsze produkty, które są specjalnie przeznaczone do bezpośredniego wykorzystania prądu stałego. Wciąż jednak brakuje standaryzacji”.

Dr Helmig dodaje: „Na przykład nasz ArcZero jest pierwszym złączem, które opracowaliśmy wyłącznie dla prądu stałego. Posiada zintegrowany obwód wykrywający połączenie. Jeśli wyciągnę wtyczkę pod obciążeniem, w tym miejscu również powstaje łuk elektryczny, ale jest on minimalny, ponieważ prąd wyzwala obwód”.

Wetter: „To pokazuje, dlaczego nie możemy od razu konwertować wszystkiego na prąd stały. Zwykły wtyk i zwykłe gniazdo mają znacznie bardziej złożoną konstrukcję, aby osiągnąć tę samą funkcję. Świat prądu przemiennego jest prosty. W związku z tym jesteśmy również członkami-założycielami Open Direct Current Alliance (ODCA), w którym ponad 70 firm połączyło już siły w celu opracowania standardów dla urządzeń. Koncepcja systemu jest ważniejsza niż indywidualna konkurencja między innowacjami”.

Dr Helmig i dr Wetter

Dr Helmig i dr Wetter są entuzjastami DC

Podsumowanie

Dr Helmig jest przekonany: „Wraz ze wzrostem realizacji korzystanie z tej technologii będzie coraz łatwiejsze. W międzyczasie zainteresowanie klientów stale rośnie. Wielu naszych klientów przemysłowych chce dowiedzieć się więcej o naszych doświadczeniach z All Electric Society Factory, a także odwiedza nas”.

Obaj innowatorzy nie mają wątpliwości co do powodzenia swojej misji: „Wierzymy, że ta technologia ma sens. Korzyści są oczywiste. Doskonale wpisuje się w naszą wizję All Electric Society, więc produkty, które zostaną stworzone, są również opłacalnymi inwestycjami w przyszłość”.

Autor: Lutz Odewald

E-mail:

Skontaktuj się z naszymi ekspertami

„Chętnie doradzimy w sprawie All Electric Society i łączenia sektorów energii”.

Dalszy wkład