Gleichstromnetze könnten viele unserer Energieprobleme lösen

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Um Strom über weite Distanzen zu transportieren, muss er in Wechselstrom umgewandelt werden. Erste Konzerne stellen nun allerdings schon auf effizienteren Gleichstrom um

https://www.derstandard.at/story/3000000274737/gleichstromnetze-koennten-viele-unserer-energieprobleme-loesen

Ich habe schon länger nicht eine derartige Anhäufung von “Unsinn” in einem einzigen Arikel gelesen -nicht weil Ausssagen in einzelen Paragraphen und Sätzen dieses Artikels grundsätzlich falsch wären - viele der daraus abgeleiteten Behauptungen über Vorteile und “Notwendigkeiten” sind aber teilweise “haasträubend”.

Gleich zur Überschrif:
“Usere Energieprobleme “ sind mit Gleichstromnetzen auch nicht lösbar.
Denn zu geringe Produktionskapaziäten für elektrische Energie können durch noch so innovative Leitungsnetze nicht ersetzt werden - selbst wenn Leitungsverluste drastisch reduziert werden würden.
In unseren bestehenden Übertragungnetzen und mit den derzeit (und sehr lange noch) überwiegenden Technologien zu Produktion elekrischer Energie - mit im Magnetfeld rotierenden Spulensätze der Generatoren von Wasserkraftwerken und Windkraftanlagen - muss kein Strom in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Generatoren liefern Wechselstrom unmittelbar - ohne diesen dazu erst “umwandeln” zu müssen .

Die Frage drängt sich auf: wozu überhaupt noch Wechselstrom?

Wie ohnehein im Artikel angeführt : Weil die Spannung von Wechselstromsystemen einfach mittels Transformatoren angehoben oder abgesenkt werden und gleichzeitig die - oft aus Sicherheitsgründen - erforderliche galvanische Trennung (vor bzw. hinter dem Trafo ) sichergestellt ist, weil in Transformatoren schon immer Energie “drahtlos” übertragen wurde.

Heute gilt Gleichstrom als Schlüsseltechnologie der Energie- und Digitalwende.

Vollkommener Unsinn. Gleichstrom hat schon immer - seit es Batterien und elekrische Antriebe gibt - seine Bedeutung gehabt und hat sie unverändert weiter .
Dass es heute sinnvoll sein könnte, innerhalb von Unternehmen größere Gleichstromnetzte (z.B. in /für die Anlagen in Rechenzentren) zu betreiben, ist zweifelos richtig, das bedeutet aber nicht, dass deshalb gleich das öffentliche Versorgungsnetz in allen Netzebenen auf Gleichstrom umgestellt werden wird.

Wer ein solches Netz installiert, spart Umwandlungsverluste und senkt den Materialeinsatz.

und hat dafür dann höheren “Material-” aufwand für vermutlich auch teurere Leistungs-Elektronik und/oder Kabel. Denn auch in Gleichstrometzen gelten die gleichen physikalischen Gesetze, wie in Wechselstromnetzen, und können bei vorgegebenen (z.B. gleichen) Kabelquerschnitten bei kleineren Spannungen auch nur kleinere Leistungen transportiert werden.

Gleichstrom nutzt den gesamten Querschnitt eines Kupferkabels und erfordert nur drei Leiter (Plus, Minus, Erdung),

1 Phasen Wechselstrom benötigt auch nur 3 Leiter, nur bei höherem Energiebedarf kommen 5 Leiter (oder auch mehrere parallel ) zum Einsatz . Auch Gleichstrom muss unter Umständen bei höheren Leistungen über meherere parallel laufende Leitungen geleitet werde. Oberleitungsysteme über die Bremsenergiee von Bahnen rückgespeist werden sind nicht Teil des öffentlichen Versorgungsnetze und selbst dort ist sogar auch mit der Frequenz 16 2/3 Hz des Bahnstroms - also nicht nur mit Gleichstrom - das Rückspeisen der Bremsenergie möglich.

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Das Thema sprach ich hier schon an

…
Meines Wissens wurde das in Deutschland schon einmal angedacht, vorrangig dort wo viele Windräder stehen

Über eine HGÜ “Stromschiene“ aus dem Norden Deutschlands bis nach Bayern, Österreich wurde auch schon diskutiert, scheitert manchmal politisch in Bayern.
…
Über Vor und Nachteile

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Heute sind die meisten Netzgeräte Schaltnetzteile, kommen meist mit mit hohem Spannungsbereich am Eingang klar - 90 bis 250V - mit richtiger Auslegung zwischen 0 (DC) und 100Hz.

Ein Nachteil von DC im Freien, erhöhte Korrosionsneigung an den Anlagen selbst, als auch in Umgebung

Ist sicherlich lösbar.

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Der Streit zwischen Tesla und Edison geht also weiter.

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Es gibt keinen Streit. Beide Systeme haben Vor- und Nach-Teile.

Der größte Vorteil für Wechselstrom liegt in dessen einfacher Transformierbarkeit - auch ganz ohne Elektronik in hochspannungsfesten Spannungskonvertern und in dem Umstand, dass alle bestehenden Generatormaschinen Wechselströme liefern - und (fast) alle Geräte der Endverbraucher auf Wechselstrom angewiesen sind.

Der größte Vorteil von Gleichstromsystemen besteht in der Vermeidung von Hochfrequenzeffekten, wenn die Länge langer Übertragungsleitungen in die Nähe der Wellenlänge von elektromagnetishen 50-Hz Feldern kommen und in der Vermeidung von Verlustströmen über stets vorhandene parasitäre Kapazitäten zwischen Wechselspannungsleitungen aber auch zwischen jeder Leitung und Erde.

im Idealfall wird sich in Zukunft aber jedes derzeitige Netzsegment selbst versorgen können, wenn in jedem Netzsegment soviel Produktions- und Speicherkapazität vorhanden sein wird, dass Unterstützung durch Energielieferung aus anderen Netzsegmenten nur im Fall von größeren Störungen/Ausfällen innerhalb dieses Netzsegmentes notwendig werden wird - auch wenn bis dahin noch ein weiter Weg zurückzulegen ist.
Lange Leitungen werden dann primär beim Laden bzw. Entladen von zentralen Saisonalspeichern und im Notfall benötigt werden. Ob diese langen Leitungen dann mit Gleichstrom betrieben werden sollen, ist primär von der Zuverlässigkeit der Leistungselektronik der hochspannungfesten Spannungskonverter und der Verfügbarkeit von Ersatzbaugruppen bzw. der dafür benötigten Halbleiter im Krisenfall (z.B.: auch bei Störung /Unterbrechung von Lieferketten) abhängig.

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Erich, du hast in vielem recht – Gleichstrom „löst“ keine Energieknappheit, und unsere Generatoren liefern ohnehin Wechselstrom. Der Punkt im Artikel bezieht sich aber auf Übertragungs- und nicht Erzeugungsnetze: HGÜ (Hochspannungs-Gleichstromübertragung) ist dort technisch und wirtschaftlich überlegen, sobald die Distanzen groß oder die Netze asynchron sind.

Ein paar Fakten:
– Bei > 600 km Freileitung bzw. > 50 km Seekabel sinken die Verluste mit HGÜ deutlich.
– Studien des US-Energieministeriums und des NREL zeigen, dass die Übertragungsverluste bei langen Distanzen um bis zu 50 % geringer sein können als bei vergleichbaren Wechselstromsystemen – so stark, dass sich eine großflächige Umstellung teilweise selbst finanzieren würde.
– Transformatoren sind im DC-Netz komplexer, aber moderne Halbleiter-Konverter übernehmen diese Funktion samt galvanischer Trennung.
– HGÜ erlaubt den Leistungsaustausch zwischen Netzen mit unterschiedlicher Frequenz und verbessert Netzstabilität.
– Niemand plant, das gesamte Verteilnetz auf Gleichstrom umzustellen – es geht um Übertragungsachsen und Spezialanwendungen (Rechenzentren, Industrie, Offshore-Wind).

Kurz: Gleichstrom ersetzt nicht die Energieerzeugung, aber er kann die Übertragung effizienter und steuerbarer machen – und bei großen Distanzen sogar genug Energie sparen, um sich wirtschaftlich selbst zu tragen.

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Ich beziehe mich in meiner Kritik primär auf den Header “Gleichstromnetze könnten viele unserer Energieprobleme lösen” des ursprünglichen Zeitungsartikels.
Denn wir haben nicht Energieprobleme, weil wir keine Gleichstromnetze betreiben.

Und im europäischen Verbundnetz haben wir auch keine Probleme mit unterschiedlichen Netzfrequenzen, weil dort überall die Netzfrequenz von 50 Hertz eingehalten werden muss.

Die Bedeutung/Notwendigkeit von “Übertrgungsachsen” ist im Zeitalter der auf zahlreiche Klein- und Kleinst-Anlagen verteilten Produktion und Speicherung elektrischer Energie meiner Meinung nach vollkommen neu zu überdenken.
Da Energie-Produktion und -Speicherung möglichst Verbraucher-nah - und in jedem Netzsegment auch möglichst autark - erfolgen sollte und Netzstabiliserungmaßnahmen in Zukunft “bottom up” unmittelbar zwischen benachbarten Netzsegmenten - möglichst ohne Inanspruchnahme höherer Netzsegmente (mit höheren Systemspannungen) erfolgen sollte, könnten solche “Übertragungsachsen” dann nur mehr im Notfall (bei Störungen/Ausfällen von Netzsegmenten) bzw. für sehr goße Produktions- und Speicheranlagen und für den Internationalen Energieaustausch Bedeutung haben .

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HGÜ Zwischenkopplungen hätten den Vorteil, wenn ein Segment massiv außer Tritt kommt (Frequenzabweichung) reißt es nicht gleich das gesamte Netz runter. Phasen- Frequenzanomalien werden abgeblockt.

HGÜ würde auch als Stromschiene zwischen großen Windparks und Großspeicher taugen.
Entlang dieser HGÜ Stromschiene kann man diese mit Umformer “anzapfen“.

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Der Titel ist technisch gerechtfertigt, wenn er sich auf Übertragungsnetze bezieht. Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) senkt Verluste über große Distanzen, koppelt asynchrone Netze (z. B. EU–UK–Skandinavien) und erlaubt präzise Lastflusssteuerung – also Ergänzung, nicht Ersatz des 50-Hz-Netzes.

Die Aussage, Europa habe „kein Problem mit der Netzfrequenz“, stimmt nur bedingt: Die Frequenz schwankt ständig zwischen etwa 49,95 – 50,05 Hz und muss laufend durch Regelenergie stabilisiert werden. Das ist technisch aufwendig und zentral für die Netzsicherheit.

Und ja, Gleichstromkupplungen gibt es viele: etwa NordLink (NO–DE), NorNed (NO–NL), BritNed (UK–NL), IFA (UK–FR), SAPEI (IT–Sardinien), Kontek (DE–DK) und neue Projekte wie SuedLink oder ALEGrO. Sie sind essenziell für verlustarmen Energieaustausch und Laststeuerung im europäischen Verbundnetz – ein Kernbaustein der Energiewende.

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Historisch:

In Mitteleuropa waren bis 1995/96 die GKK Etzenricht, GK Dürnrohr und die GK Wien-Südost in Betrieb, welche durch den Synchronschluss der west- und osteuropäischen Stromnetze überflüssig wurden.

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