Likström med passion Lokala likströmsnät kan spara upp till 20 % energi, göra den producerade elen direkt lagringsbar och resurseffektivisera då den upprättas.

Likströmsexperter: Dr Martin Wetter och Dr Christian Helmig

DC Twins

De är flaggskeppen inom likströmstekniken hos Phoenix Contact. Martin Wetter och Christian Helmig står helt bakom Phoenix Contacts skyltfönster All Electric Society. Och de är övertygade om att likström kan ge ett värdefullt bidrag till att kunna realisera den hållbara energiomställningen.

Han är överallt

Vi är hela tiden omgivna av likspänning i vardagen. "Varje elektrisk apparat med display, från tvättmaskiner och smartphones till bilelektronik, har likström. Alla elektriska drivenheter fungerar normalt med likström. Varje batteri lagrar likström. Det är bara några få apparater, till exempel gamla brödrostar och strykjärn, som fungerar direkt med växelström", säger Martin Wetter.

Och Christian Helmig lägger till: "Likspänning har blivit en stor fråga igen tack vare producenter av förnybar energi, särskilt solenergi. Oavsett om det är i solcellsmoduler eller vindkraftverk omvandlas den alstrade energin först till likström. Och i elfordon är det batterier med likström som driver hjulen."

Solcellsfält på taket till Phoenix Contacts All Electric Society Factory

Fördel likström

Det här är konkreta argument som spelar Thomas Alva Edisons sentida efterträdare i händerna: effektivitet, lagringsbarhet och resurser. Det är helt uppenbart att varje energiomvandling gör att en del av energin förloras som värme. Då el genereras av vind eller sol är den först tillgänglig som likspänning. Omvandlingen till växelström "äter upp" cirka 20 % av den ursprungliga energin. Detta kan sparas om du är kvar i likströmsvärlden.

Den andra fördelen är rekuperationen, dvs. utnyttjandet av överflödig rörelseenergi. "Detta är särskilt enkelt med likström. Och detta är inte bara viktigt för E-Mobility, utan också inom många industriella områden som t.ex. höglagersystem och industrirobotar. Energin återvinns då rörelsen sänks", tillägger innovationschef Wetter. "Effektiviteten är därför en av nyckelfrågorna vid den ökade användningen av likström."

Dr Wetter och Dr Helmig vid laddstationen i All Electric Society Park

Likström flödar från laddstolparna till elfordonens drivbatterier

Direktlagringen är en ytterligare pluspunkt. Energi från batterier är likström. Likströmssystem kan lagra eller hämta energi direkt i batterier utan omvandling. Systemens komplexitet minskar, vilket i sin tur leder till ökad effektivitet.

Det som fortfarande saknas är resurseffektiviseringen, som börjar med materialeffektiviseringen, då de nödvändiga kopparledarna har avsevärt mindre area. Och den nödvändiga anslutningseffekten, dvs. den mängd elenergi som nätoperatören enligt avtal ska tillhandahåll, kan vara cirka två tredjedelar lägre än med en konventionell AC-anslutning. "Detta sparar pengar direkt, redan innan en maskin ens är igång", förklarar Christian Helmig.

Dr Martin Wetter förklarar fördelarna med växelström

Fördel växelström

Växelström visar sina fördelar vid energiöverföring över långa avstånd. Dr Wetter: "Om jag vill överföra en viss mängd ström behöver jag ström gånger spänning. Om jag vill överföra mycket effekt måste jag öka strömmen eller spänningen eller båda. Överföringsförlusterna på sådana ledningar beror dock enbart på strömmen. De ökar till och med kvadratiskt, dvs. dubbelt så hög ström är lika med fyra gånger så höga förluster. Det är därför som hög effekt överförs över långa avstånd med växelström och höga spänningar. Detta minimerar överföringsförlusterna. Omvandlingen är enkel och mycket tillförlitlig med lämpliga transformatorer." I den klassiska tekniken med distributionsnät med ett fåtal stora kraftverk och stjärnformad distribution är det därför växelström som gäller.

Växelström får även höga poäng när det gäller hanteringen. Martin Wetter kommenterar: "Det finns faktiskt ingenting som inte skulle fungera med likström. Det vi däremot har uppnått när det gäller växelström är en extremt hög säkerhetsstandard. Som jämförelse kan nämnas att det bara i Tyskland dör cirka 3000 människor i trafiken varje år. Men bara 30 dödsfall på grund av elchocker, trots den enorma spridningen."

Dr Christian Helmig förklarar skillnaderna mellan DC och AC

Hur kommer det sig att arbete med likström fortfarande är en angelägenhet för specialister? Christian Helmig förklarar: "Den verkliga skillnaden mellan likström och växelström i vardagen är avsaknaden av nollpunkt i spänningen. Då en apparat som är i drift kopplas bort från elnätet i ett växelspänningsnät alstras en ljusbåge. Men du märker det knappt, då det bara varar en bråkdel av en sekund. Du måste vara mycket mer vaksam med likström. Om en apparat kopplas bort från elnätet under likspänning alstras en farlig ljusbåge som utgör en stor risk för både användaren och materialet. Därför är ett av våra produktutvecklingsmål att uppnå en liknande säkerhetsnivå i tekniken för likström som slutanvändaren är van vid med växelström."

ArcZero – Kontakt för likströmskraftnät

Samarbete gör DC starkt

Det är här Martin Wetter kommer in i bilden: "Tack vare ny kraftelektronik har vi nu möjlighet att utnyttja likspänningens fördelar igen. Och vi har våra första produkter som är specifikt inriktade på direkt användning av likström. Men det saknas fortfarande standardiseringar."

Dr Helmig lägger till: "Vår ArcZero är till exempel den första kontakten som vi har utvecklat enbart för likström. En krets som känner av kontakten är integrerad. Om jag drar ur kontakten under last alstras en ljusbåge även här, men den är minimal då strömmen kommunicerar med kretsen."

Wetter: "Det visar varför vi inte kan omvandla allt till likström direkt. En enkel kontakt och ett enkelt eluttag har en mycket mer komplex konstruktion för att uppnå samma hantering. Här är växelströmsvärlden helt enkelt etablerad. Vi är därför även ursprungsmedlemmar i Open Direct Current Alliance (ODCA), där över 70 företag redan har gått samman för att utveckla standarder för enheterna. Här är systemkonceptet är viktigare än den individuella konkurrensen mellan olika innovationer."

Dr Helmig och Dr Wetter tror på likström

Facit

Dr Helmig är övertygad: "I takt med att antalet montrar ökar kommer det att bli allt enklare att använda den här tekniken. Samtidigt ökar kundernas intresse alltmer. Många industrikunder vill veta mer om våra erfarenheter i All Electric Society Factory, och hälsar även på."

Båda innovatörerna tvivlar inte på att de kommer att lyckas med sitt uppdrag: "Vi är övertygade om att den här tekniken är klok. Fördelarna är uppenbara. Det passar perfekt in i vår vision om ett All Electric Society, så de produkter som ska utvecklas även är värdefulla investeringar framöver."