Jævnstrøm - er der en revolution i gang?

Thomas Edison åbnede sit første kraftværk i 1882. Det producerede jævnstrøm. Men Edisons ansatte Nikola Tesla fokuserede på vekselstrøm. Den gav store fordele. Det var enkelt at justere spændingen, og så kunne den også anvendes i tyndere og billigere kabler. Verdensudstillingen i Chicago i 1893 anvendte vekselstrøm, hvilket var det første tegn på, at t den skulle erobre 1900-tallet.

I dag er der dog tegn på at den store opfinder ikke tog fejl i at satse på jævnstrøm.

Udviklingen gennem de seneste år gør jævnstrøm mere attraktiv:

1. PRODUKTION AF STRØM

Flere leverandører er i gang med at skifte over til jævnstrømsnettet. Det gælder for eksempel solcellesystemer, som i højere grad støttes af batterier eller elektrokemiske lagringssystemer. Men at ændre jævnstrøm til vekselstrøm indebærer uundgåelige tab, hvilket gør jævnstrømsnet til et bedre valg for lige netop disse leverandører.

2. ENERGIDISTRIBUTION

El-nettet har længe distribueret energi til omkringliggende områder i stjerneform. Med den vedvarende energi bliver det mere almindeligt med decentraliserede og lokale net. Elektriciteten forbruges, hvor den produceres.

Vekselstrøm er ikke ideelt over større afstande. Derfor bygger Kina komplekse net baseret på højspændingens jævnstrømsoverførsel (HVDC). De overfører store mængder energi til de store byer langs kysten. I Tyskland planlægger man to energisløjfer til at kunne overføre energioverskud fra vindkraftværker.

HVDC-overføringsledninger betaler sig, når der er tale om afstande fra ca 400 kilometer, eller helt ned til 60 kilometer, når det gælder offshore vindkraftsparker. I dag er energioverførsel i HVDC-ledninger meget pålidelig. Højtpræsterende elektronik muliggør konvertering af jævnstrøm til helt op til 800.000 volt – uden transformator.

3. ENERGIFORBRUG

Elektricitet til husholdninger og fabrikker distribueres via lavspændingsnettet. Flere og flere elektriske apparater kræver jævnstrøm. PC’er, LED-lamper og andre elektroniske enheder anvender jævnstrøm og har tidligere haft brug for en ensretter til konvertering.

Indenfor få år vil el-biler blive ladet op med jævnstrøm. Industrimaskiner anvender oftere frekvensomformere med en jævnstrømssløjfe til at justere hastigheden. Jævnstrømsnet med central spændingstransformer ville indebære at alle transformere blev overflødiggjorte.

Det mest overbevisende er effektiviteten. Når kul- og kernekraftværker forsyner nettet med vekselstrøm, er effektiviteten cirka 65 procent. Omkring en tredjedel af energien går tabt, blandt andet gennem varmetab.

I dag er der en ny situation. Med solcellebaserede systemer og kraftværker samt øget anvendelse af batterier, føres mere og mere elektricitet ind i el-nettet, som først skal transformeres fra jævnstrøm til vekselstrøm, hvilket giver tab. Effektiviteten i vores energinet ligger på kun ca. 56 procent.

Der kræves fundamental nytænkning.

Alternativet er at anvende jævnstrømsteknik, f.eks. HVDC, til at overføre elektricitet over store afstande, sammen med lavspændingsnettet til jævnstrøm til husholdning og industri. Det kan efterfølgende tilsluttes direkte til elektriske enheder eller industrimaskiner, uden at der er behov for adaptere eller ensrettere.

Med et solcelleanlæg på taget og en el-bil i garagen bliver effektiviteten hel exceptionel. Et el-net, som er konfigureret til jævnstrøm, burde kunne nå en gennemsnitlig effektivet på 90 procent. Hvis effektivitet blot skal være 10 procent højere end niveauet i dag, så ville man kunne lukke de to største kulkraftværker i Tyskland. Det ville spare os for 63 mio. tons CO2, eller 12 procent af den totale kraftværksemission i Tyskland. Ser man på kvælstofoxider, så er tallene endnu højre – nemlig 29 procent.

Selvom HVCD nu er en etableret teknik, så findes der stadig et antal tekniske og økonomiske spørgsmål, som skal besvares. Kommer jævnstrøm til at erstatte vekselstrøm i stor skala?  Hvordan vil en eventuel sameksistens kunne se ud? Hvilke forhindringer skal overvindes? Hvilke sikkerhedsforanstaltninger er nødvendige og effektive? Hvilke ændringer skulle kræves ved en overgang til jævnstrøm? Fordelene er så store, at der ikke hersker nogen tvivl om, at et paradigmeskifte er på vej.

LAPP er associeret partner i projektet DC-INDUSTRI, som arbejder med spørgsmålet om, hvordan jævnstrømsnetværket kan indstilles til at betjene maskiner i produktionslinierne, samt hvordan man bedre integrerer vedvarende energi. Georg Stawowy afslutter:

- Her hos LAPP ser vi et stort potentiale med jævnstrøm, og vi bidrager til DC-INDUSTRI med vores omfattende ekspertise.