Revolution beim Strom: Gleichstrom in Gebäuden

(6.8.2012) Siemens erforscht mit Partnern in einem europa­weiten Projekt, ob und wie künftig Gleichstrom - zusätzlich zum herkömmlichen Wechselstrom - inner­halb von Gebäuden verwendet werden könnte, um bei bestimmten Anwen­dun­gen - etwa in Bürogebäuden - Energie zu sparen. Vorteile könnten sich auch bei der Einbindung erneuerbarer Energie­quellen und für die Netzstabilität ergeben. Das von mehreren europäischen Forschungsministerien geförderte Projekt DC Components and Grid (DCC+G) läuft bis Frühjahr 2015.

Laut einer Richtlinie der Europäischen Union dürfen nach 2020 nur annähernd energie­neutrale Gebäude gebaut werden. Ein Großteil ihres Strombedarfs muss vor Ort rege­nerativ erzeugt werden. Zum Vergleich: derzeit gehören Gebäuden noch mit rund 40 Prozent zu den größten Energieverbrauchern weltweit. Nahezu jede Verbrauchsstelle in Gebäuden verwendet heute Gleichstrom. Dabei hat jedes System oder Gerät sein Netzteil, das den 230-Volt-Wechselstrom des Niederspannungsnetzes in Gleichstrom passender Spannung umwandelt. Mit einem Gleichstromnetz im Gebäude ließen sich die unzähligen dezentralen Netzteile durch mehrere große Gleichrichter ersetzen. Diese Zentralisierung würde beispielsweise für den IT-Sektor einen Effizienzgewinn bedeu­ten, weil gerade die Netzteile von Laptops oder auch von Rechnerclustern relativ hohe Verluste haben. Ähnlich ist die Situation bei Beleuchtungssystemen, die Leuchtdioden verwenden. LED entwickeln sich zurzeit zu einem Massenmarkt und könnten durch DC-Netze einen weiteren Schub bekommen.

Am Beispiel eines Bürogebäudes und eines Verbrauchermarkts will das von der globalen Siemens-Forschung Corporate Technology (CT) geführte DCC+G-Konsortium ein opti­miertes 380-Volt- Gleichstromnetz aufbauen. Die Forscher erwarten eine Energieein­sparung von jeweils fünf Prozent. In dem Projekt sind (neben anderen) Philips, Infi­neon Technologies und das Fraunhofer- Institut für Integrierte Systeme und Bauele­mentetechnologie (IISB) in Erlangen beteiligt. Die Partner erarbeiten ...

• neue Halbleitertechnologien für hocheffiziente Steuerungskomponenten,
• Schaltsysteme zur Netzabsicherung und
• Gleichrichter, die als netzstabilisierende Schnittstelle zum konventionellen Ortsnetz dienen.

Sie untersuchen auch Netzarchitekturen und Energiemanagementsysteme für eine optimale Energieverteilung im Gleichstromnetz.

Der Schwerpunkt von Siemens liegt auf der Sensorik: Die CT-Forscher wollen unter anderem neuartige, galvanisch getrennte Strom- und Spannungssensoren für Gleich­spannung mit großer Bandbreite entwickeln und integrieren. Außerdem wollen sie In­novationen in Sensorsystemen zur Überwachung des elektrischen Energieflusses vorantreiben.