Постійний струм із пристрастю Локальні мережі постійного струму можуть заощадити до 20 % енергії, забезпечити можливість безпосереднього зберігання виробленої електроенергії та зменшити кількість ресурсів, необхідних для їхнього будівництва.
DC Twins
Вони є флагманами технології постійного струму Phoenix Contact. Мартін Веттер і Крістіан Хельміг повністю віддані місії Phoenix Contact, All Electric Society. І постійний струм, впевнені вони, може зробити цінний внесок в успіх енергетичного переходу на засадах сталого розвитку.
Він є скрізь
У повсякденному житті ми постійно оточені постійною напругою. «Кожен електричний пристрій з дисплеєм, від пральних машин і смартфонів до автомобільної електроніки, містить постійний струм. Будь-який електропривод, як правило, працює на постійному струмі. Кожна батарея зберігає постійний струм. Існує дуже мало приладів, таких як старі тостери або праски, які працюють безпосередньо зі змінним струмом», — пояснює Мартін Веттер.
А Крістіан Хельміг додає: «Напруга постійного струму знову стала великою проблемою завдяки виробникам відновлюваної енергії, особливо сонячної. У фотоелектричних модулях чи вітроенергетичних установках уловлена енергія спочатку перетворюється на постійний струм. А в електромобілях колеса приводять у рух акумулятори з постійним струмом».
Фотоелектричне поле на даху All Electric Society Factory від Phoenix Contact
Перевага постійного струму
Це вагомі аргументи, які грають на руку наступникам Томаса Альви Едісона: ефективність, стабільність та ресурси. Одразу очевидно, що під час кожного перетворенні енергії частина її втрачається у вигляді тепла. Якщо електроенергія виробляється вітром або сонцем, вона спочатку доступна у вигляді постійної напруги. Перетворення на змінний струм «з’їдає» близько 20 % початкової енергії. Цього можна уникнути, якщо залишатися у світі постійного струму.
Друга перевага — рекуперація, тобто утилізація надлишкової кінетичної енергії. «Особливо легко це зробити з постійним струмом. І це важливо не лише для електромобільності, а й для багатьох промислових сфер, таких як багатоярусні стелажні системи або промислові роботи. Енергія відновлюється, коли рух зменшується», — додає менеджер з інновацій Веттер. «Тому ефективність є одним з ключових питань, коли йдеться про ширше використання постійного струму».
Постійний струм надходить від зарядних станцій до приводних батарей електромобілів
Можливість безпосереднього зберігання — ще один плюс. Енергія від батарей — це постійний струм. Системи постійного струму можуть зберігати або отримувати енергію безпосередньо в акумуляторах без перетворення. Складність систем зменшується, що, в свою чергу, призводить до підвищення ефективності.
Чого все ще бракує, так це економії ресурсів, яка починається з економії матеріалу, оскільки необхідні мідні проводи мають значно менший поперечний переріз. А необхідне підключене навантаження, тобто кількість електроенергії, яку оператор мережі надає за контрактом, може бути приблизно на дві третини меншим, ніж у разі звичайного підключення до мережі змінного струму. «Це дозволяє заощадити гроші одразу, ще до того, як машина запрацює», — пояснює Крістіан Хельміг.
Доктор Мартін Веттер пояснює переваги змінного струму
Перевага змінного струму
Змінний струм демонструє свої переваги під час передачі енергії на великі відстані. Доктор Веттер: «Якщо я хочу передати певну кількість енергії, мені потрібен струм, помножений на напругу. Якщо я хочу передати велику потужність, я повинен збільшити струм або напругу, або і те, і інше. Однак втрати під час передачі на таких лініях залежать виключно від сили струму. Вони навіть зростають квадратично, тобто вдвічі більший струм дорівнює вчетверо більшим втратам. Ось чому велика потужність передається на великі відстані змінним струмом і високою напругою. Це мінімізує втрати під час передачі. Відповідні трансформатори роблять перетворення простим і надійним». У класичній технології розподільчих мереж з кількома великими електростанціями та зірчастим розподілом змінний струм — це звичайна справа.
Змінний струм також має переваги, коли йдеться про зручність керування. Мартін Веттер коментує: «Насправді немає нічого, що не працювало б з постійним струмом. Однак у сфері змінного струму ми досягли надзвичайно високих стандартів безпеки. Для порівняння: лише у Німеччині щороку на дорогах гине близько 3000 людей. Але від ураження електричним струмом лише 30 загиблих, незважаючи на величезне поширення».
Доктор Крістіан Хельміг пояснює відмінності між постійним і змінним струмом
Чому робота з постійним струмом досі залишається прерогативою спеціалістів? Крістіан Хельміг пояснює: «Реальна різниця між постійним і змінним струмом у повсякденному житті полягає у відсутності перетину нуля напруги. Якщо пристрій, що працює, відключається від мережі в мережі змінної напруги, виникає електрична дуга. Але ви майже не помічаєте цього, бо це триває лише долі секунди. З постійним струмом потрібно бути набагато пильнішим. Від’єднання пристрою від мережі під напругою постійного струму викликає небезпечну електричну дугу, яка становить величезну небезпеку як для користувача, так і для матеріалу. Ось чому однією з цілей розробки нашого виробу є досягнення такого ж рівня безпеки в технології постійного струму, до якого звик кінцевий користувач під час роботи зі змінним струмом».
ArcZero — з’єднувачі для мереж постійного струму
Співпраця зміцнює позиції змінного струму
Тут до справи береться Мартін Веттер: «Завдяки новій потужній електроніці ми знову маємо можливість використовувати переваги постійної напруги. І у нас є перші вироби, які спеціально орієнтовані на пряме використання постійного струму. Але все ще бракує стандартизації».
Доктор Хельміг додає: «Наш ArcZero, наприклад, є першим з’єднувачем, який ми розробили виключно для постійного струму. Інтегрована схема, яка розпізнає контакт. Якщо я від’єдную штекер під навантаженням, тут також виникає електрична дуга, але вона мінімальна, тому що струм спрацьовує в ланцюзі».
Веттер: «Це показує, чому ми не можемо перевести все на постійний струм одразу. Простий штекер і проста розетка набагато складніші за конструкцією, щоб досягти такої ж зручності у використанні. Бо світ змінного струму просто має широке визнання. Тому ми також є членами-засновниками Відкритого альянсу постійного струму (ODCA), в якому вже понад 70 компаній об’єднали свої зусилля для розробки стандартів для цих пристроїв. Системна концепція важливіша за індивідуальну конкуренцію між інноваціями».
Д-р Хельміг і д-р Веттер вірять у постійний струм
Висновок
Доктор Хельміг впевнений: «Зі збільшенням кількості демонстраційних стендів використовувати цю технологію буде дедалі легше і легше. Тим часом інтерес клієнтів постійно зростає. Багато наших промислових клієнтів хочуть дізнатися більше про досвід, який ми зараз реалізуємо на All Electric Society Factory, а також відвідують нас».
Двоє новаторів не сумніваються в успіху своєї місії: «Ми віримо, що ця технологія має сенс. Переваги очевидні. Це ідеально вписується в нашу концепцію All Electric Society, тому вироби, які будуть розроблятися, також є гідними інвестиціями в майбутнє».
Зв’яжіться з нашими експертами
Подальші матеріали
Мережі постійного струму для поєднання секторів
Електромобільність, фотоелектричні установки та акумулятори здійснюють революцію в галузі.
Акумулятор як функціональний підсилювач
Phoenix Contact використовує відкриту технологію керування, щоб подолати розрив між виробництвом електроенергії, її зберіганням і подальшим використанням.