Projekt:DC-Netz: Unterschied zwischen den Versionen
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Da sich obige Kriterien für die Wahl der Netzspannung teilweise widersprechen, müssen Kompromisse eingegangen werden. | Da sich obige Kriterien für die Wahl der Netzspannung teilweise widersprechen, müssen Kompromisse eingegangen werden. | ||
Sicher ist, dass eine sehr niedrige Spannung nicht zweckmässig ist, da dann die Leitungsverluste zu hoch werden und eine Spannung über 60V zu hohe Berührspannungen aufweist (gefährlich!). Die weit verbreitete 12V-Versorgung (z. B. Beleuchtungen) hat zwar eine gewisse Gerätebasis aber aufgrund der erforderlichen dicken Zuleitungen ist sie nicht praktikabel. Sehr wohl könnten aber unter Umständen Teilnetze (über Wandler) mit 12V betrieben werden. Für die Hauptverteilerleitungen bietet sich jedoch eine möglichst hohe Spannung an. Für die Verlustleistung gilt P = I² * R. Um die Bedeutung zu verdeutlichen wird ein Netz mit 12V oder 60V bei 100W Leistung betrieben, die Zuleitung soll 2 mal 10m lang sein mit 1mm² (ca. 330mOhm). Bei 60V (1,66A) ergibt sich ein Leitungsverlust von 0,91W, bei 12V (8,33A) aber schon 22,9W, also 25 mal so viel. Um den gleichen geringen Verlust zu erreichen müsste die Zuleitung bei 12V also 25 mal so dick (25mm²) sein wie bei 60V. Der Unterschied zwischen 60V und 48V beträgt dagegen nur den Faktor 1,56. | Sicher ist, dass eine sehr niedrige Spannung nicht zweckmässig ist, da dann die Leitungsverluste zu hoch werden und eine Spannung über 60V zu hohe Berührspannungen aufweist (wird gefährlich!). Die weit verbreitete 12V-Versorgung (z. B. Beleuchtungen) hat zwar eine gewisse Gerätebasis aber aufgrund der erforderlichen dicken Zuleitungen ist sie nicht praktikabel. Sehr wohl könnten aber unter Umständen Teilnetze (über Wandler) mit 12V betrieben werden. Für die Hauptverteilerleitungen bietet sich jedoch eine möglichst hohe Spannung an. Für die Verlustleistung gilt P = I² * R. Um die Bedeutung zu verdeutlichen wird ein Netz mit 12V oder 60V bei 100W Leistung betrieben, die Zuleitung soll 2 mal 10m lang sein mit 1mm² (ca. 330mOhm). Bei 60V (1,66A) ergibt sich ein Leitungsverlust von 0,91W, bei 12V (8,33A) aber schon 22,9W, also 25 mal so viel. Um den gleichen geringen Verlust zu erreichen müsste die Zuleitung bei 12V also 25 mal so dick (25mm²) sein wie bei 60V. Der Unterschied zwischen 60V und 48V beträgt dagegen nur den Faktor 1,56. | ||
Für die Verluste im DC-Netz sollten max. 1-2% angestrebt werden. Für einen Verteilerstrang im 48V-Netz mit beispielsweise 2 * 20m Länge und einem Querschnitt von 4mm² wäre also bei 1% Verlust eine Leistung von (I²*R*100=U*I) 141W. Das ist nicht gerade mörderisch viel, so dass es klar wird, dass eine möglichst hohe Spannung Bedingung ist. Wenn als Leitungsverlust jedoch 5% zugelassen würde, könnten über 700W entnommen werden. Die Leitungsquerschnitte sind in keinem Fall das Limit, hier wären wesentlich höhere Ströme zulässig. | Für die Verluste im DC-Netz sollten max. 1-2% angestrebt werden. Für einen Verteilerstrang im 48V-Netz mit beispielsweise 2 * 20m Länge und einem Querschnitt von 4mm² wäre also bei 1% Verlust eine Leistung von (I²*R*100=U*I) 141W. Das ist nicht gerade mörderisch viel, so dass es klar wird, dass eine möglichst hohe Spannung Bedingung ist. Wenn als Leitungsverlust jedoch 5% zugelassen würde, könnten über 700W entnommen werden. Die Leitungsquerschnitte sind in keinem Fall das Limit, hier wären wesentlich höhere Ströme zulässig. | ||
Immer mehr werden Solaranlagen und Batteriespeicher für die Stromversorgung von Häusern verwendet. Bei den Speichern setzen sich Spannungen von 24V und 48V durch, die auch gleichzeitig die Versorgung des DC-Netzes übernehmen könnten. | Immer mehr werden Solaranlagen und Batteriespeicher für die Stromversorgung von Häusern verwendet. Bei den Speichern setzen sich Spannungen von 24V und 48V durch, die auch gleichzeitig die Versorgung des DC-Netzes übernehmen könnten. Aufgrund der obigen Überlegungen sollte dann aber 48V bevorzugt werden. In Anbetracht eines künftigen industriell standartisierten DC-Netzes wäre es natürlich gut, den zuküftigen Wert zu verwenden. Darüber lässt sich jedoch leider nur spekulieren. | ||
Man könnte die Spannung aber auch auf die höchstmögliche für den Körper ungefährliche Spannung festsetzen um Leitungsverluste zu minimieren. Auch das wäre eine Option, weil z. B. auch bei 48V oder 24V so gut wie keine üblichen Verbraucher betrieben werden. Also sind immer POL-Wandler (Point of Load) erforderlich, die dann nahe am Verbraucher sitzen und für einen hohen Gesamtwirkungsgrad sorgen. Ohne die POL-Wandler ist ein DC-Netz ohnehin nicht realisierbar. Eine noch höhere Spannung ist sicher nicht sinnvoll, weil dafür erstens kaum Wandler zur Verfügung stehen bzw, zu teuer sind und zweitens die Spannung für den Menschen gefährlich wird! | |||
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