6. 6. Gleichstrom in kommerziellen Gebäuden und Fabriken

Der Einsatz von Niederspannungsgleichstrom­systemen in zukünftigen Gebäuden und ­Fabriken ermöglicht eine einfache und effiziente Inte­gration von Anlagen in die elektrische Infra­struktur. In Zukunft wird beispielsweise eine PV-Anlage mit einem angebundenen Batterie­speicher, beides auf DC-Technologie basierend, die lokale Energieversorgung bewerkstelligen. Des Weiteren arbeitet eine Vielzahl von im Ge­bäude vorhandenen Systemen, wie moderne LED-Beleuchtung, Aufzugsantriebe sowie IT-­Systeme wie PCs oder Rechenzentren, intern mit Gleichspannung. Diese Komponenten spie­len im Energieverbrauch des Gebäudes eine sig­nifikante Rolle. Daraus ergibt sich beim Einsatz von Niederspannungsgleichstromversorgung eine positive Auswirkung in Bezug auf Effizienz und Betrieb im Vergleich zu State-of-the-Art­Niederspannungswechselstromversorgung.

Um eine umweltfreundliche Mobilität zu unterstützen, lassen sich, wie Bild 6 zeigt, ­Ladesysteme für Elektrofahrzeuge effizient in die Gleichstromversorgungsinfrastruktur von Gebäuden integrieren. Die Integration von Fahrzeugen in die Gleichstromgebäudeversor­gung durch den Einsatz bidirektionaler Lade­geräte erlaubt eine mehrfache Nutzung der Batteriekapazität der angebundenen Fahrzeu­ge. Neben der Bereitstellung von Ladeleistung können die angebundenen Elektrofahrzeuge genutzt werden, um lokale Überproduktion von beispielsweise PV-Strom zu speichern und bei Gelegenheit wieder zurückzuspeisen. Dar­über hinaus ist auch der Einsatz als unterbre­chungsfreie Stromversorgung denkbar, bei­spielsweise bei Ausfall der Netzversorgung.

Bild 6: Gleichstrom im kommerziellen Gebäude.

7. 7. Fazit

DC-Technologie kann der Schlüssel zur Integra­tion von Lade- und vor allem Schnellladeinfra­struktur in unser bestehendes Energienetz sein. Unter Aufbau einer DC-Co-Infrastruktur lassen sich bestehende Systeme optimieren und vor­handene Potenziale effizienter nutzen, ohne bestehende konventionelle Systeme gänzlich zu ersetzen. Die intelligenten DC-Komponen­ten sind in der Lage Leistungsflüsse aktiv und somit immer optimal zu steuern. Perspektivisch lassen sich die Energiesysteme damit stabiler und effizienter betreiben. Zudem lassen sich die modernen Gebäude und Fabriken der Zukunft ­ebenfalls mit DC-Technologie ausstatten und so­mit kostengünstiger und effizienter betreiben.

Eine Kopplung von regenerativen Erzeu­gungsanlagen wie PV und Wind zusammen mit Batteriepufferspeichern hebt das ­Potenzial der Nutzung regenerativer Energien zudem deutlich an. Neben der Infrastruktur und Groß­systemen lassen sich zudem, durch die Verwen­dung von neuartigen Halbleiter­materialien wie Siliziumkarbid und Gallium-Nitrit, deut­liche Verbesserungen in Effizienz, Gewicht und Bau­volumen von Wandlern für ­Elektrofahrzeuge erreichen.

Literatur

• Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Deutschland: „Bekanntmachung: Förderrichtlinie Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge in Deutschland“, 2017.
• ING Economics Department: „Breakthrough of Electric Vehicle Threatens European Car Industry“, Juli 2017.
• J.B. Moreau: „The EV Charging Market: Present and Future Outlook“. In: Präsentation in Automotive Power Electronics Conference (APE), Paris, Frankreich, April 2017.
• Marco Stieneker, Benedict J. Mortimer, Arne Hinz, Adolf Müller-Hellmann und Rik W. De Doncker: „MVDC Distribution Grids for Electric Vehicle Fast-Charging Infrastructure“, 2018 (akzeptiert für Publikation).