Wäre ein Gleichspannungs-Stromnetz heute besser?
Mit der Wechselspannung scheint es irgendwie eine Menge Probleme zu geben... Z. B. Schieflast und Blindleistung...
Bei Gleichspannung könnte jeder seinen überflüssigen Strom-Happen ins öffentliche Netz „schubsen“ und man könnte die bestehenden Kabel benutzen: Erdleiter, „Blau+L1“ wird „minus 300V“ und „L2&L3“ wird „plus 300V“...
Für die altmodischen Elektrogeräte (Herd, Waschmaschine, Staubsauger, ...) könnte man einen kleinen Wechselrichter verwenden, bis die Elektrogeräte alle auf Gleichspannung umgestellt sind...
Oder übersehe ich da was?
12 Antworten
Bei Wechselstrom ist der Abreißfunke selbstlöschend.
Bei Gleichstrom nicht. Du machst deinen GleichstromHerd aus und es Brät im Schalter gemütlich vor sich hin.
Also müssten spezielle und teure Schalter her.
Netzspannung hat echt eine Daseinsberechtigung. Desweiteren lässt sich Wechselstrom leichter transformieren.
Du hast dir echt Gedanken gemacht.
Aber aktuell wäre der Aufwand einfach zu gigantisch, denn man müsste ein komplettes Land umstellen.
Du benötigst extrem viele neue Geräte und Wechselrichter. Alte Geräte sollen ja weiter funktionieren.
Du müsstest alle Steckdosen tauschen, da du sonst dein Gleichstromgerät falsch gepolt einstöpselst.
Fast unsere komplette Infrastruktur wäre schlagartig nichtmehr nutzbar und müsste umgestellt oder wechselgerichtet werden.
Diese Kosten können den derzeitigen Verlust (durch Blindleistung, Schieflast, ...) nicht aufwiegen.
Vom Umweltschutz ganz zu schweigen, da es plötzlich zu einer Müllflut an Elektroschrott käme. Ressourcenschonung bedeutet ja auch, dass ich ein Gerät verwende, bis es seinen durch die Herstellung beauftragten Nutzen erfüllt hat.
Ich kenne mich damit zwar wirklich nicht aus aber warum müssten die Steckdosen umgebaut werden?
Handyladegeräte oder solche Sachen, die halt Gleichstrom erwarten, haben doch schon einen Gleichrichter eingebaut, dass sie eben DC bekommen ..... der würde dann doch einfach immer nur in eine Richtung durchlassen und die andere wäre halt unbenutzt oder was wäre dabei das Problem?
Wenn du in allen Geräten einen Gleichrichter, als Verpolschutz, einbaust, dann ist eins meiner Probleme gelöst. OK.
Stimmt der Abreißfunke den hatte ich nicht im Kopf, dazu gibt es auch schöne Videos:
cooles Video... kann man nicht einfach Halbleiter-Schalter nehmen? Wir haben auch viele Gasentladungsröhren (von einem Hersteller, der so ähnlich heißt wie Mr. Burns...), die bei 120Vdc auslösen... und TSVs, die bei 100Vdc auslösen, weil die Halbleiter-Schalter nicht mehr als 150V schalten können... bisher ist auch nichts passiert... nur ein Stromsensor sagt seine Temperatur 2°C zu hoch an...
Sorry ich kann da wenig mit diskutieren, denn ich bin Schwachstrom Elektrotechniker, ich habe mal Radio und Fernsehtechniker gelernt, da bin ich mit Leistungselektronik nicht wirklich in Berührung gekommen.
Vielleicht mag im Haus ja noch Gleichspannung gehen. Aber spätestens wenn wir von Kraftwerken oder Überlandleitungen reden, reden wir nicht mehr von Leistungen im KW Bereich sonder MegaWatt und die könntest du ganz sicher nicht mehr mit Halbleitern schalten.
die benutzen Thyristoren... das sind wohl Halbleiter... glaub ich... ich kenne mich da nicht so aus... https://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichstrom-%C3%9Cbertragung#Stromrichteranlagen
da kann man wohl diese MegaWatt durchlassen... bei 140kVdc und 315kVac... und 500MW... https://de.wikipedia.org/wiki/Ch%C3%A2teauguay-Gleichstromkurzkupplung
Wechselrichter sollten vermieden werden, gerade als Kleingeräte sind sie fehleranfällig.
Wechselstrom hat die angenehme Eigenschaft, dass er auf die je erforderliche Spannungsebene transformiert werden kann.
Verschiedene Spannungsebenen sind essentiell, um einerseits über große und mittlere Entfernungen möglichst verlustarm übertragen zu können und andererseits im Endanwenderbereich ungefährlichere Spannungen verwenden zu können. Letztes gilt im Besonderen auch für Kleingeräte, die im Innern leicht auf Niedrigspannung transformieren können.
Die meisten Kraftwerke arbeiten mit rotierenden Generatoren, die Steuerung ist so ausgereift, dass es hier egal ist, ob Wechsel- oder Gleichstrom erzeugt wird.
Ein Vorteil läge nur bei Photovoltaik vor, da hier die Wechselrichter entfielen. ABER: Das gilt wiederum nur für den Hausstrombereich, nur hier angeschlossene Anlagen könnten einfacher einspeisen. Da es aber kaum einen Weg zurück auf die Mittelspannungsebene gibt (was bei Gleichstrom ja gleich nochmal problematischer würde) ist das ein rein lokales Problem.
Gleichstrommotoren sind sowas von gestern, der Goldstandard sind Aysnchronwechselstrommotoren.
Warum kennt die WP keine „Aysnchronwechselstrommotoren“?
Kann man nicht von +/- 300Vdc halbwegs einfach rauf auf +/-15kVdc? Unser IT-Guy meinte mal, dass man dafür nur eine Spule und 2 Schalter braucht... ein Wechselspannungs-Trafo hat schonmal zwei Spulen... aber dafür keine Schalter, weil die Spannung ja schon von allein an&aus geht...
Wer ist WP? Ist die "gute, alte Tante Wikipedia" gemeint? Dann hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Drehstrom-Asynchronmaschine
Wieso eigentlich 300 V=? Haushaltsstrom an einer Phase liefert 240 V∿, ein Hausanschluss stellt aber auch 400 V∿ ("Drehstrom") zur Verfügung.
Gleichspannung kann mit einem Wechselrichter auf einen Trafo gegeben werden und dann hoch-/runtertransformiert werden. Der Wechselrichter ist aber ein zusätzliches Verlustelement, dass es für Wechselstrom gar nicht bedarf. Wechsel-/Gleichrichten lohnt sich nur für HGÜ über große Strecken. Erst hier überwiegt Materialeinsparung bei Leitungen und geringere Leitungsverluste die Wechsel- und Gleichrichtungsverluste.
Wer ist WP?
ja Wikipedia... dange für den Link... also sobald man einen Frequenzumformer braucht hat man ja wieder den Ärger... und dann noch die Blindleistung... und das ist echt der „Goldstandard“?
Wieso eigentlich 300 V=?
Also da habe ich 240 mal Wurzel(2) = 340 gerechnet und dann noch etwas nachgelassen, damit die Isolierung sicher hält... ich mein, wenn die vorher für +/- 340V gut war, dann sollte die auch für +/- 300V gut sein... aber ich hab schon hier gelesen, dass die Ladungsträger vielleicht durch die Isolierung gezogen werden und so die Isolierung zerstören...
HGÜ
also ich glaube, bei uns in der Firma sind wir mit unserem 100V Gleichspannungsnetz besser bedient und könnten wohl noch 4 Nachbarn versorgen... ich dachte eben, man könnte vielleicht bis auf die 10kV-Ebene einer Stadt mit Gleichspannung besser zurechtkommen, wenn da sowieso viel Photovoltaik und Windkraft und BHKW sind... ich verstehe aber noch nicht so ganz, warum das schlimmer als AC sein solll...
Asynchronmotor
Hierbei bezog ich mich auf große Antriebstechnik (nicht Stell- oder Hebetechnik). Entgegen zu anderen Motorbauformen hat er bereits im Stillstand "vollen Wums". Alle neuen E-Loks, E-Triebwagen und S-Bahnen werden mit Asynchronmotoren gebaut. Sowohl beim Anfahren, bei Höchstleistung und bei Rekuperation bringen sie gute Eigenschaften. So weit ich mich entsinne, werden hier Thyristorzwischenkreise zur Frequenzwandlung eingesetzt. Sicher hast Du schon einmal einen ICE beim Anfahren die "Tonleiter singen" hören, wenn er schrittweise hochschaltet.
Spannungsebenen
Ich kann mit Gleichstrom halt nicht einfach so die Spannungsebene wechseln. Mit Wechselstrom benötige ich nur einen Trafo. Dennoch komme ich vom Hausanschluss nicht "zurück" auf die Mittelspannungsebene. Wenn ich auf der untersten Verteilebene bin, kann ich nur etwas Leistung zwischen Haushalten hin und her schieben ("Balkonphotovoltaikanlagen").
Weil die Motoren im Stillstand Anlaufprobleme haben. So sehr, dass genau aufgepasst werden muss, das er nicht durchbrennt.
Und Gleichstrommotoren haben eine drehzahlabhängige Leistungskurve. Erst kommen sie nicht "aus dem Pott", dann läuft's gut und dann können sie nicht mehr. Braucht mensch im Regio- und Fernverkehr nicht. (Straßenbahnen sind da anders.)
was machen denn die Thyristoren? schalten die nich an+aus? Du könntest dann doch auch aus Gleichspannung mit Thyristoren einen Drehstrom machen...
wie kriegst du überhaupt Drehstrom in den ICE? da ist doch nur eine Oberleitung... ich versteh es nich... ist mir echt zu viel...
Vielleicht doch mal selbst was aneignen, statt immer nur darauf zu hören, was andere sagen?
Vorallem sehe ich gerade, dass der Pump- oder Zwischenkreis beim ICE Gleichspannung führt, lese mal Abschnitt 4.3 in https://www.db-systemtechnik.de/resource/blob/1665152/b1e975afc4621103696b63e8247d37ce/Aktuell_D_Schulbroschuere-Regensburg_Das-System-Bahn-der-ICE-data.pdf
Dennoch ... zur Verteilung über verschiedene Spannungsebenen ist Wechselstrom besser geeignet – bis hin zu Kleingeräten, die hier leichter 5 V∿ erzeugen können. Für Fernleitungen ist dagegen HGÜ besser. Gleichstrom für mittlere oder Hausstromebene ergibt einfach keinen Sinn.
ok... hab das PDF runtergeladen... also haben die so eine Art Wechselrichter? und der wird gespeist von Gleichspannung? und für die Gleichspannung haben die einen Gleichrichter?
sowas wär doch auch was für Hausstorm und 10kVac? oder? man kann bestimmt auch Induktionskochplatten auf Gleichspannung umstellen...
1. Für jede Wechselspannung hat die Leitung selbst einen kapazitiven Widerstand durch den eine Verlustleistung entsteht. Für Gleichspannung gibt es das nicht. Sowohl Gleich- als auch Wechselspannungssysteme haben Leistungsverluste die durch den Ohmschen Widerstand der Leitung entstehen. Diese sind direkt proportional zur Stromstärke. (Leistung = Spannung x Stromstärke) Bei gleicher Gesamtleistung ist diese Verlustleistung um so niedriger je höher die Spannung ist.
2. Bei hoher zu übertragender Leistung (mehr als 1000 MW) über Distanzen von etwa 500 km bis 2000 km wird deshalb Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) gewählt. Die Spannung dieser Leitungen liegt bei etwa 500 kV. Die hohe Spannung erfordert aufwändige Isolierungen bzw. große Abstände zwischen der Leitung und der Umgebung. Nach ihrer Erzeugung durch Generatoren muss die Spannung zunächst hochtransformiert und dann gleichgerichtet werden und am Ende der Leitung für die technische Anwendung wieder heruntertransformiert und zerhackt werden. Dies ist sehr aufwändig.
3. Die Fernleitungen für Entfernungen von unter 500 km werden deshalb häufig mit 110 kV Wechselspannung betrieben.
4. Bei Bahnsystemen mit großen Entfernungen werden Spannungen im Bereich um 15 kV verwendet.
5. Straßenbahnen und häufig auch U-Bahnen werden fast immer mit Gleichstrom mit Spannungen zwischen 500 V und 750 V betrieben. Ein Transformator kann dadurch entfallen, was die Triebwagen leichter macht.
6. Je höher die Spannung, desto besser muß die Isolierung sein, desto aufwendiger und teurer wird die Herstellung und desto größer ist die Gefahr bei einem Überschlag. Für den Hausgebrauch ist es auch wichtig, dass die Spannung auf einfache Art und Weise transformiert werden kann. Elektronikgeräte arbeiten intern häufig nur mit Spannungen von wenigen Volt und teilweise sogar innerhalb des Gerätes mit unterschiedlichen Spannungen.
ok... aber für +/-300V könnte man doch die bestehenden Kabel verwenden... oder? Das 240Veff Stromnetz hat doch eine Peak-to-Peak-Spannung von 600V... oder?
Ich dachte eben mehr an diese 240Veff Leitungen, in die wir bis zu 30kW einspeisen...
Ja bei 300 V wäre die Schutzisolierung unproblematisch aber der Unterschied von 230 V auf 300 V wäre von der Verlustleistung her unbedeutend und würde mit dem Nachteil erkauft, dass das Heruntertransformieren zu anderen Spannungen stark erschwert wäre.
Heruntertransformieren [...] erschwert
das sind doch sowieso schon oft DCDC Converter...
Sorry! Mit "erschwert" war "verteuert" gemeint. Die Umstellung auf Gleichspannung rentiert sich momentan noch nicht. Vielleicht sieht das in 10 Jahren anders aus, wenn eine größere Zahl von Häusern eine Voltaikanlage am Dach hat.
Die Fernleitungen für Entfernungen von unter 500 km werden deshalb häufig mit 110 kV Wechselspannung betrieben.
Bei größeren Leistungen 220 oder 380 kV.
Bei Bahnsystemen mit großen Entfernungen werden Spannungen im Bereich um 15 kV verwendet.
Nein. Die Fahrleitungsspannung beträgt 15 kV. Die Übertragung der Elektrizität für die Eisenbahn über große Entfernung findet in Deutschland statt mit 110 kV; in der Schweiz mit 66 kV oder 132 kV (16,7 Hz Einphase).
Nein.
Zu Edisons Zeiten wurden oft Gleichstromnetze gebaut. Das Problem bei Gleichstromnetzen ist der hohe Transportverlust über lange Strecken.
Daher werden für längere Wege (Überlandleitungen) höhere Spannungen als 230V effektiv genutzt. Weil je höher die Spannung desto geringer der Strom, desto weniger Verlust. Dann im näheren Bereich gibt es dann Trafostationen die dann erst aus den Hochspannungen die 230V Netzspannung machen.
dafür habe ich ja aus den 600Vpp des derzeitigen AC-Netzes diese 600V= gemacht...
der Strom wird sogar noch niedriger, weil er gleichmäßiger ist...
Bei langen Strecken über 500 Km Ist der Übertragungsverlust bei Gleichstrom geringer als bei Wechselstrom..
Abgesehen davon, dass die Diskussion theoretischer Natur ist, weil die Umstellung schlicht unmöglich wäre, hat ja auch Gleichstrom seine Tücken, etwa hohe Verluste beim Transport von niedrigeren Spannungen über längere Strecken, den Umstand, dass eine Transformation zur Änderung der Spannung alles andere als trivial ist etc.
aber um von den 850Vdc von unserem BHKW ins 3-phasen 240Vac Netz einzuspeisen muss man auch nicht-triviale Dinge tun... oder?
Überlege einmal: Ein Blockheizkraftwerk versus Abermillionen bestehender Elektroinstallationen ...
Bestimmte Dinge sind, sobald sie einen gewissen Verbreitungsgrad erreicht haben, faktisch nicht mehr änderbar.
Hast Du eine Insellösung, die zur Außenwelt nicht kompatibel ist - und für viele Geräte, so es die überhaupt gibt, horrend viel Geld bezahlen muss respektive alle Geräte zunächst aufwändig umbauen muss ...
also unsere 1kW DCDC Netzteile für die Computer hatten vor 2j bspw. nur Materialkosten von unter 50€ (die PCBs gab es teilweise umsonst, weil die scheinbar versehentlich die fast doppelte Menge gemacht haben... anstatt die zu entsorgen haben die die einfach mitgeschickt ohne was nachzuberechnen)... das Löten ging auch ziemlich billig... Wie kaufen also gar nicht erst diese normalen PC Netzteile... Und oben drauf findet man unsere Spezial-Netzteile alle im Intranet wieder...
aber unser Wechselrichter vom BHKW kann doch schon 30kW als komplizierte Wechselspannung einspeisen... aus 850Vdc vom Generator müsste man doch ganz leicht 600Vdc für ein DC-Netz machen können... oder?
und als Schalter im Herd würde ich die Gleichen verwenden, die auch in unserem Wechselrichter stecken... oder?