Niederspannungs-Gleichstrom-Netze in naher Zukunft?

  • Hallo,

    Zitat von Herrvolt

    Du willst allen Ernstes ein zweites DC-Netz in einem Haushalt um festinstallierte Geräte mit DC zu versorgen.


    Na und! Wenn es sich "lohnt"! Rechnen muß jeder für sich selbst.....wer allerdings den "Überschlag" auch noch mit dem Taschenrechner machen muß, dem ist nicht zu helfen!
    Gruß Claus

  • Ob es Gleichstromnetze geben wird, kann ich nicht sagen.


    Ein (laienhaftes) Gleichstromhaus gibt es jedoch bereits: http://www.dasgleichstromhaus.de/

    joule


    Netzparallele Eigenverbrauchsanlage - 1,3 kWp angemeldet, ohne EEG
    10 x 130 Wp München Solar Mono - SunnyBoy 1.5
    2 kWh Batteriespeicher - 7-stufiger Lader - 1700 W Batterie-WR
    EV-Optimierung per Smappee


    Meine Anlage

  • Zitat von joule

    Ein (laienhaftes) Gleichstromhaus gibt es jedoch bereits:


    Mit 12v???? Ich hab schon Querschnittsprbleme mit meiner 24V-EFH-Versorgung. Nur gut, das wir noch so einen "altmodischen" Gasherd haben. Meine Frau findet es überhaupt nicht "lästig", das, wenn man den Brenner auf Sparflamme stellt, das "Überkochen" sofort verhindert wird. Warum kocht man eigentlich mit teurem Strom? Idiodisch.....mir ist es egal....die besten Energie"wunder" sind "massive" Kochplatten....komme leider vom Thema ab, Entschuldigung!
    Gruß Claus

  • Zitat von Herrvolt


    Jetzt nochmals damit auch ich das verstehe :)
    Du willst allen Ernstes ein zweites DC-Netz in einem Haushalt um festinstallierte Geräte mit DC zu versorgen.
    Wenn ich mal davon ausgehe, man nimmt eine hohe Spannung, von rund 300V B3U-Schaltung oder 600V B6U-Schaltung


    Zitat von workoft


    DC-Netze mit Spannungen von 380V (+-190 V ohne Neutralleiter oder +380V und 0V) und +-380V (mit Neutralleiter, einphasig und zweiphasig verwendbar, zweiphasig also 760V) sind aktuelle Forschungsgebiete.


    Verwendet wird eher ein VSI, wie es so gut wie alle Photovoltaikwechselrichter sind, keine B3U oder B6U. B3U und B6U werden höchstens bei HGÜ und in alten Industrieanwendungen verwendet, dank schnell schaltender Halbleiter haben wir für Nieder- und Mittelspannung aber deutlich bessere Optionen. Erst bei Hochspannung werden die steilen Spannungsflanken eines VSI kritisch, daher werden diese i.d.R nur bis 300 kV eingesetzt. Bei Niederspannung aber effizienter und flexibler mit besserer Spannungsqualität.
    In HGÜ-Anwendungen werden heutzutage übrigens auch eher 12- und 24-puls-Schaltungen eingesetzt.

    Zitat


    welche aus dem vorhandenen Drehstromnetz gewonnen werden könnte, was ist dann eingespart.
    Das wenige Kupfer durch den nicht vorhandenen Skineffekt?


    Zitat von workoft


    Ein Gleichspannungsökosystem mit Wechselspannung zu vernetzen ist ineffizient. Die Umwandlung zwischen Wechselspannung und Gleichspannung verursacht in aller Regel mehr Verluste und benötigt mehr Bauteile als die Umwandlung zwischen unterschiedlichen Gleichspannungen.


    Der Skineffekt ist bei den verwendeten Kabeldurchmessern irrelevant. Den habe ich an keiner Stelle als Argument angeführt.

    Zitat


    Dann lege ich doch gleich Drehstrom an diese Verbraucher, was ja auch gemacht wird, und gut ist.
    Wo soll denn diese Energie überhaupt herkommen? Zweite Leitung ins Haus?
    Im Haus hinter der Messeinrichtung auf DC gewandelt?


    Steht auch alles in meinem ersten Beitrag. Hier nochmal zusammengefasst: Jeder der heute eine PV-Anlage betreibt, hat ohnehin schon einen Wechselrichter im Haus. Bei entsprechender Auslegung (ggf. größere Dioden) funktioniert dieser bidirektional. Die Leistung kommt also entweder direkt von der PV-Anlage (nur DC-DC-Wandlung nötig) oder über den Umrichter aus dem dreiphasigen Netz. Dann meherere Gebäude zusätzlich per DC zu vernetzen wäre der nächste Schritt. In Neubaugebieten nicht weiter problematisch, in bestehenden Siedlungen natürlich eine wesentliche Investition.

    Zitat


    Fragen über Fragen und keine Antwort. Mach doch mal ein Energieschema wie das in einer kleinen Ortsgemeinde aussehen könnte. Wo der DC-Strom herkommt, wie dieser in die Häuser kommt und was damit versorgt wird. Denke dabei aber auch daran, dass wir AC-Strom benötigen um die WR der PV zu betreiben. Falls das auf DC kommt, so erklärst du uns die Rückspeisung aufs Verteilnetz.


    Alle Fragen die bisher gestellt wurden habe ich bereits im ersten Beitrag beantwortet. Mit den Antworten muss man ja nicht zufrieden sein, aber dann kann man auf die gegebene Antwort eingehen und sagen, was einem daran nicht passt, nur so kann ich eine bessere Antwort geben als vorher.
    Auch die Fragen in diesem Abschnitt habe ich bereits im ersten Beitrag behandelt. Abschnitt "In welcher Form könnten nun DC-Netze beim Verbraucher Verwendung finden?"
    In erster Linie geht es darum, dass Gleichstromverbraucher erzeugten Gleichstrom von der PV-Anlage ohne den Umweg über Wechselstrom verbrauchen. Allein dieser Umweg verursacht im besten Fall 2-4% Verluste und kostet zusätzlich Hardware. Auch kann es bei richtiger Auslegung effizienter sein, den Gleichstrom zentral statt dezentral zu erzeugen. Weiter kann man die Effizienz steigern indem sich mehrere Haushalte einen Umrichter teilen, der kann dann modular aufgebaut sein kann, d.h. bei Teillast können einzelne Module abschalten und die verbleibenden Module können im optimalen Arbeitspunkt betrieben werden. Wird bei Windkraftanlagen bereits gemacht. Für einen einzelnen Haushalt ist das nicht praktikabel.

    Zitat


    Bitte nicht die Drehstromverbraucher der Schreinerei Gutholz vergessen. Dessen neue Holztrocknung benötige 30kW Leistung. Diese wird über NT betrieben und läuft in der Regel auch nur Nachts.


    Bin auf deine Erklärung mal gespannt.


    Auch diese Frage habe ich im ersten Beitrag behandelt, später wurde sie noch einmal gestellt, worauf ich die Antwort präzisiert habe. Reine Gleichstromnetze wären höchstens in Ausnahmefällen denkbar. Wechselstrom wird koexistieren, vor allem für die Industrie und Verteil- sowie Übertragungsnetzen, aber auch in Haushalten. Irgendwann, wenn DC-DC-Wandler mit galvanischer Trennung für hohe Leistungen effizient und billig genug geworden sind, wäre es denkbar, Wechselstrom in ganzen Regionen abzuschaffen, aber ich habe keine Prognose darüber getroffen ob dies sinnvoll oder wahrscheinlich wäre.
    Innerhalb eines Haushalts kostet es nichts extra (in Abwesenheit entsprechender Massenprodukte würde man momentan natürlich draufzahlen, aber prinzipiell gibt es keinen Grund warum es teurer sein sollte), parallel zu fahren, vorausgesetzt dass ein Umrichter wegen der PV-Anlage sowieso schon vorhanden ist. Ob sich das zusätzliche Verlegen eines Gleichstromnetzes in Wohngebieten lohnt ist eine schwierigere Frage. Nachträglich eine große Investition, völlig klar. Die Kosten in Neubaugebieten dürften sich im Wesentlichen auf die Materialkosten der Kabel beschränken, also vielleicht ein paar hundert Euro pro Haushalt. Die Haushalte können sich dann Wechselrichter sparen und direkt (per MPPT natürlich) ins Gleichstromnetz einspeisen, der zentrale Wechselrichter einen Block weiter kostet wahrscheinlich weniger als viele dezentrale Wechselrichter und kann (in Summe) kleiner ausfallen, da die Erzeugungsspitzen der verteilten Anlagen nicht zur selben Zeit auftreten und ein Teil des Stroms als Gleichstrom verbraucht wird, also keine Wechselrichtung benötigt.


    Im übrigen will die Schreinerei Gutholz vielleich ihre Motoren lieber drehzahlgesteuert betreiben und bezieht deswegen gern Gleichstrom, damit erspart sie sich einen Schritt bei der Frequenzwandlung und damit Hardware und Wirkungsgrad.


    Das Absolute Minimum eines DC-nanogrids würde nur die PV-Anlage, den Wechselrichter und ggf. einen Batteriespeicher enthalten. Es wäre doch sinnvoll dieses bisher weitgehend geschlossene System zu öffnen, so dass man selbst entscheiden kann, wievele unabhängige MPP-Tracker man möchte, wie groß der Wechselrichter dazu sein soll und was für eine Batterie man gern hätte. Bisher muss man sich auf die Produkte eines einzelnen Herstellers beschränken und hat nur begrenzt Auswahl, oft passt die Konfiguration nicht perfekt zur Anlage und ein Batteriespeicher braucht entweder einen geeigneten Wechselrichter des selben Herstellers oder muss per Batteriewechselrichter angeschlossen werden, was wieder unnötige Verluste verursacht.

  • Auf Anfrage von Herrvolt habe ich das ganze nochmal aufgezeichnet (ich kann leider nicht sonderlich gut zeichnen).


    Die verschiedenen Gerätetypen habe ich repräsentativ dargestellt. Die PV-Anlage stellt DC-Erzeuger dar, die Batterie den DC-Speicher, der Computer und das Auto die DC-Verbraucher, die SM/ASM außerhalb des Gebäudes die frequenzgesteuerten AC-Verbraucher (ggf. Wärmepumpe, hat einfach nicht mehr reingepasst), der Herd die normalen AC-Verbraucher. Natürlich kann man sich noch Beleuchtung, Staubsauger und Waschmaschine dazu denken, aber ich denke, das Konzept sollte klar sein.
    Wie ihr seht sind die meisten AC-DC-Wandler zweistufig (AC-DC und DC-DC), da diese in den meisten Fällen tatsächlich so umgesetzt werden. Die DC-DC-Wandler arbeiten auf der Seite mit höherer Spannung bereits mit Spannungen von ungefähr 380V bzw. 760V.
    Die blauen Pfeile stellen die möglichen Energieflussrichtungen (uni-/bidirektional) an den Wandlern dar. Zur Veranschaulichung sind DC-Bus und -Verbraucher in Grün, AC-Bus und Verbraucher in rot.

  • Ich würde mir sofort in mein neues Haus (in Planung) dies so vorsehen. Möglicherweise käme noch ein weiteres DC-Netz auf Schutzspannungshöhe hinzu zur Versorgung von Kleinverbracuhern und LED-Beleuchtung. Das neue Haus ist mit 50-60kWp geplant, Elektroauto (schon vorhanden) und WP-Heizung. Dazu noch einen großen Hausspeicher mit 30-50kWh.

    Tesla P85+ seit 8/13 >414.000km gefahren. Seit 2/19 Smart ed cabrio aus 10/13. PV 10 kWp an E3DC Hauskraftwerk mit 13,8kWh und Wallbox. Weitere 18kWp PV an Solaredge. Gesamt PV-Leistung 28,049kWp. Jetzt habe ich ein Jahr Zeit, wie ich weitere 1,95kWp (=6x325W) aufs Dach bekomme.

  • Zitat von eba

    Ich würde mir sofort in mein neues Haus (in Planung) dies so vorsehen. Möglicherweise käme noch ein weiteres DC-Netz auf Schutzspannungshöhe hinzu zur Versorgung von Kleinverbracuhern und LED-Beleuchtung. Das neue Haus ist mit 50-60kWp geplant, Elektroauto (schon vorhanden) und WP-Heizung. Dazu noch einen großen Hausspeicher mit 30-50kWh.


    Dann würde ich mal die Firma Ferroamp im Auge behalten. Soweit ich weiß haben die noch nichts auf dem Markt, was die entwickeln ist aber vielversprechend. Die haben allerdings nur die 760 V DC ohne Neutralleiter, also keine 380 V DC verfügbar.


    LED-Beleuchtung muss nicht mit Schutzspannung betrieben werden. Die ganz billigen LED-Leuchten für die alten Schraubsockel haben meines Wissens nur einen Diodengleichrichter und laufen ansonsten auf Netzspannung, ohne Steuerelektronik (flimmern auch entsprechend mit 100Hz). Die sind einfach etwas überdimensioniert so dass der Strom nicht zu hoch wird. Man muss nur die richtgen LEDs finden und genügend in Reihe schalten, da kommt man schon auf recht hohe Spannungen. Natürlich wirst du zum Schalten mit Gleichspannung mindestens einen Halbleiter brauchen.

  • Mir ist aufgefallen, dass ich einen Punkt übersehen habe: dreiphasige Umrichter arbeiten oft nicht mit Zwischenkreisspannungen im Bereich von 760V, sondern um die 600V, da lediglich der Spitzenwert der Leiter-Leiter-Spannung aufgebracht werden muss. Erreicht wird dies durch die Überlagerung einer dritten harmonischen, welche durch die 120 grad Phasenverschiebung der Grundschwingung am Ausgang nicht auftritt.
    Das bedeutet allerdings, dass die Potentiale der Zwischenkreisspannung mit dieser harmonischen schwingen, was zu Problemen führen kann, wenn man diese Spannung für andere Zwecke nutzen möchte. Um den DC-Bus für DC-Anwendungen zu nutzen, müssen also 760 V DC verwendet werden.
    Ein praktisches Problem ist das insofern als dass es Bauteile vorwiegend für 600V und darüber für 1200V gibt, 800V ist recht selten. Ggf könnte man den Umrichter als 3-Level-NPC auslegen, da die Bauteile jeweils nur die halbe Zwischenkreisspannung sperren müssen - 400V Bauteile gibt es viele, da diese für einphasige Umrichter benötigt werden.

  • Zitat von workoft

    Mir ist aufgefallen, dass ich einen Punkt übersehen habe: dreiphasige Umrichter arbeiten oft nicht mit Zwischenkreisspannungen im Bereich von 760V, sondern um die 600V, da lediglich der Spitzenwert der Leiter-Leiter-Spannung aufgebracht werden muss. Erreicht wird dies durch die Überlagerung einer dritten harmonischen, welche durch die 120 grad Phasenverschiebung der Grundschwingung am Ausgang nicht auftritt.
    Das bedeutet allerdings, dass die Potentiale der Zwischenkreisspannung mit dieser harmonischen schwingen, was zu Problemen führen kann, wenn man diese Spannung für andere Zwecke nutzen möchte. Um den DC-Bus für DC-Anwendungen zu nutzen, müssen also 760 V DC verwendet werden.
    Ein praktisches Problem ist das insofern als dass es Bauteile vorwiegend für 600V und darüber für 1200V gibt, 800V ist recht selten. Ggf könnte man den Umrichter als 3-Level-NPC auslegen, da die Bauteile jeweils nur die halbe Zwischenkreisspannung sperren müssen - 400V Bauteile gibt es viele, da diese für einphasige Umrichter benötigt werden.



    Ich finde du schreibst ganz schön Voodoo zusammen.
    Möchte ja gern mal wissen was diese 3. Harmonische für eine Wirkung haben soll welche ja im Netz nur sehr gering auftritt.
    Weiterhin irrst du das man bei einphasigen Umrichtern nur 400V Bauteile benötigt.


    Allgemein der ganze Thread ist von vielen obskuren Meinungen deinerseits vertreten.
    Was beabsichtigst du damit eigentlich?