Der Übergang von weit verbreiteten Wechselstromsystemen (AC) hin zur Gleichstromtechnologie (DC) ist ein entscheidender Schritt in der globalen Energiewende. Erneuerbare Energiequellen wie Photovoltaik (PV) und Batteriespeichersysteme erzeugen oder speichern Strom in Form von Gleichstrom. Durch Reduzierung der Verluste bei der Umwandlung (Gleichstrom in Wechselstrom) und die Möglichkeit, erneuerbare Energiequellen direkt einzubinden, bieten Gleichstromsysteme eine effizientere und nachhaltigere Alternative zu herkömmlichen Wechselstromnetzen. „Das Thema Gleichstromtechnik nimmt immer mehr Fahrt auf. Die Kopplung zwischen Energieversorgung, Speichermedien und Erneuerbaren, insbesondere Solar, macht die Nutzung von Gleichstrom sehr attraktiv. Die bisher üblichen Transformationsverluste zwischen den einzelnen Spannungsebenen gibt es nicht mehr. Dadurch erreichen wir ein ganz anderes Niveau der Energieeffizienz. Wir reden von etwa 8 Prozent Energieeinsparung und einer Reduktion der Lastspitzen von 80 Prozent. Das wirkt sich auch positiv auf die Dimensionierung einer Anlage aus, da man durch Speicher- und Puffermedien Energiespitzen besser abfangen kann“, bemerkt Markus Grabmeier, CEO Electrical Products bei Siemens. Durch Implementierung von Gleichstromnetzen können Kunden zudem erhebliche Kosten- und Materialeinsparungen erzielen, da Transformatoren, aber auch Kupfer eingespart werden können. Statt Dreileiter-Lösungen reichen bei DC zweiadrige Leiter aus. Zudem muss keine Blindleistung mehr transportiert werden. Ein weiterer Vorteil der DC-Technik: Beim Einsatz etwa von Robotern in der Fertigungsindustrie oder bei Hochregallagern in der Intralogistik kann die Bremsenergie wieder genutzt werden (sog. Rekuperation), was ebenfalls zur Energieeffizienz beiträgt.
Schnelles Abschalten von Kurzschlussströmen
Eine Schlüssellösung im neuen Portfolio ist der Halbleiter-Leistungsschalter Sentron 3QD2. Dank Halbleitertechnologie und intelligenten Schutzalgorithmen ermöglicht er schnelles Abschalten von Kurzschlussströmen im Mikrosekundenbereich – bis zu 1.000-mal schneller als herkömmliche Systeme. Ein anschauliches Beispiel: Ein Airbag in einem PKW löst bei einem Unfall innerhalb von Millisekunden aus. Der Halbleiter-Leistungsschalter Sentron 3QD2 ist zwischen 2.000- und 3.000-mal schneller als ein Airbag. Dies ist für Gleichstromnetze im Hinblick auf deren Sicherheit unabdingbar und sorgt für eine deutliche Verbesserung von Schutz und Systemverfügbarkeit. Denn in DC-Netzen gibt es im Fehlerfall die Herausforderung, dass hohe Anstiegsgeschwindigkeiten von Kurzschlussströmen auftreten. Der in AC-Netzen vorhandene Nulldurchgang, der bei den dort eingesetzten Schutzschaltern genutzt werden kann, existiert in DC-Netzen nicht, sodass ein schnelles Abschalten unabdingbar ist.
Hohe Verfügbarkeit dank Wartungsfreiheit
Der parametrierbare Schalter vereint Schutz, Schaltung, Überwachung und Energiemanagement in einem kompakten und multifunktionalen Gerät. Damit ersetzt er mehrere Komponenten und sorgt für Platzersparnis. Da der Sentron 3QD2 wartungsfrei ist und keine mechanischen Verschleißteile aufweist, gewährleistet er eine hohe Anlagenverfügbarkeit und ist damit besonders gut geeignet für kritische Infrastrukturen. Der Schalter kann zudem bidirektional schalten, da es in DC-Netzen nicht selten unterschiedliche Energieflussrichtungen gibt – beispielsweise kann eine Batterie geladen, aber auch entladen werden. Kommunikativ reiht sich der Schalter mit Schnittstellen zu den Protokollen Modbus TCP und Profinet nahtlos in das Siemens-Portfolio ein.
Hochfrequentes Schalten ohmscher Lasten
Ergänzt wird der Halbleiter-Leistungsschalter durch das neue Halbleiterschaltgerät Sirius 3RF5. Es ist für das hochfrequente Schalten von ohmschen Lasten konzipiert und bietet eine verschleißarme Lösung. Sirius 3RF5 trägt außerdem das Siemens EcoTech Label und zeichnet sich durch ein nachhaltiges und transparentes Produktdesign aus. Die Gleichstromtechnik, so Markus Grabmeier abschließend, hat auch deshalb noch einmal an Dynamik gewonnen, da die für die Standards maßgeblichen Organisationen Open Direct Current Alliance (ODCA) und Current/OS mittlerweile eng zusammenarbeiten. In beiden Initiativen arbeitet Siemens aktiv mit.
