Algemeen

Gaat gelijkstroom wisselstroom vervangen?

gelijkstroom schakelaar
Dit is het gevolg als we een stekker langzaam uit een gelijkstroom stopcontact trekken. De lichtboog is fel en de rookontwikkeling immens. (foto: Paul Quaedvlieg)

De energiewereld is in beweging. In een wereld waar vooral gebruik wordt gemaakt van wisselstroom wordt steeds vaker gekeken naar gelijkstroom als oplossing. Kabelspecialist Lapp praatte de vakpers in Duitsland bij over vonkentrekkers, ‘the war of currents’, de opkomst van elektroauto’s en de werkelijke betekenis van ‘Gesamtwirkungsgrad’ in een energienetwerk.

Energieopwekking vond de afgelopen eeuw vooral plaats in kolen-, kern- en waterkrachtcentrales. Deze centrales verdelen hun energie via een wisselspanningnet. We zien echter een toenemend aantal nieuwe energieopwekkers in het net, die hun stroom als gelijkstroom opwekken, zoals zonnecellen, ondersteund door grote batterijpakketten. Het omzetten van hun gelijkspanning naar wisselspanning zorgt voor verliezen, waardoor een gelijkstroomnet voor dit soort stroomsystemen eigenlijk een betere keuze is.

‘Gesamtwirkungsgrad’

Het is dus niet vreemd dat steeds meer wordt gekeken naar het totale rendement van energieopwekking via transport tot aan de eindgebruiker. Zoals het nu gaat, ligt het totale rendement van centrale tot stofzuiger in Duitsland op zo’n 65 %. Momenteel ligt het rendement zelfs nog lager (naar schatting 56%).

Het alternatief is de inzet van gelijkstroomtechnologie voor het energietransport over grotere afstanden met geschikte kabels en het gebruik van een gelijkstroom-laagspanningsnet in huishoudens en industrie. Hierop kan direct (zonder trafo of omvormer) een laptop of industriële aandrijving worden aangesloten. Met zonnepanelen op het dak en een elektrische auto voor de deur geeft dat een hoog rendement Er zou zelfs een totaal rendement van 90% mogelijk zijn. Door het totale rendement met 10% te verhogen kan Duitsland zijn twee grootste bruinkoolcentrales sluiten.

Kabels voor gelijkstroom

Ook kabelfabrikanten en onderzoekers kijken naar de ontwikkelingen met betrekking tot gelijkstroom. De Technische Universität Ilmenau houdt zich bezig met de elektrische velden die zich onvermijdelijk aan de isolatiematerialen opbouwen.

Bij hoogspanning gelijkstroomkabels zijn de isolatiematerialen duurder, echter door minder energieverliezen over lange afstand loont het wel deze duurdere materialen te gebruiken. Bij laagspanning-gelijkstroom valt er nog weinig te zeggen.

De eerste laboratoriumexperimenten geven aan dat één en dezelfde kabel bij gelijkspanning anders wordt belast dan bij wisselstroom. De oorzaak hiervan ligt in de afhankelijkheid van de spanningsvastheid van de temperatuur. Deze neemt sterk af bij hoge temperaturen in gelijkspanningsgebruik. Verdere tests moeten nu gaan uitwijzen hoe dit van invloed is op de veroudering van het materiaal bij gelijktijdige mechanische belasting. Ook kan de kabelmantel sneller verouderen.

Kabelfabrikanten zoals Lapp houden zich serieus met het thema gelijkstroom bezig. Dit bedrijf ontwikkelt nieuwe oplossingen voor klanten in dit segment. Een voorbeeld is de productrange Ölfex Solar, een kabel voor de energieverdeling in zonne-energiesystemen. Ook de Lapp Helix kabel voor het laden van elektrische voertuigen is een voorbeeld van een gelijkstroomtoepassing.

De onderzoekers houden zich echter vooral bezig met schakelapparatuur voor elektrische installaties en met isolerende materialen. Dan heeft gelijkstroom toch wel enkele aandachtspunten nodig. Bij een normale lichtschakelaar in huis gaat de lichtboog (vonk) tussen de twee scheidende contacten altijd snel uit omdat wisselstroom tweemaal bij 50 Hz een nul heeft. Bij uitschakeling van een lamp op gelijkstroom blijft er een tijdje een lichtboog die bij normale apparatuur brand kan veroorzaken.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven