Was ist der Grund für die Unfähigkeit, elektrische Energie mit Gleichstrom (DC) zu übertragen?

Ursachen für die Unfähigkeit, elektrische Energie mit Gleichstrom (DC) zu übertragen

Es gibt einige wichtige Unterschiede zwischen Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) in der Energieübertragung, und diese Unterschiede machen DC in einigen Fällen nicht geeignet für die Energieübertragung. Hier sind einige der Hauptgründe:

• Fehlen der Spannungsumwandlungsfähigkeit: Transformatorien sind die Kernkomponenten von Wechselstromsystemen, die es ermöglichen, die Energie zwischen verschiedenen Spannungsstufen umzuwandeln. Da die Stromrichtung des Gleichstroms konstant ist, kann er, im Gegensatz zum Wechselstrom, keine Spannungsumwandlung durch Änderung des Magnetfeldes erreichen, was dazu führt, dass traditionelle Transformatorien nicht für die Übertragung von Gleichstrom verwendet werden können.

• Energieverlust: Wenn Gleichstrom über weite Strecken übertragen wird, erleidet er einen großen Energieverlust aufgrund des kontinuierlichen Stromflusses. Dieser Verlust zeigt sich hauptsächlich in der Wärmeerzeugung durch den Widerstand, insbesondere in Kabeln. Gleichstrom erzeugt mehr Wärme als Wechselstrom, was die Effizienz des Gleichstroms bei langstreckigen Übertragungen einschränkt.

• Technische Herausforderungen: Obwohl Hochspannungs-Gleichstrom-Systeme (HVDC) ihre einzigartigen Vorteile haben, wie z.B. keinen Induktivitätseffekt und weniger Störungen an Kommunikationsleitungen, ist die aktuelle Technologie vergleichsweise komplex und kostspielig. Darüber hinaus sind die technischen Einschränkungen und Effizienzprobleme von Gleichstrom-Schaltern und -Stromkreissicherungen auch Faktoren, die ihre weit verbreitete Anwendung behindern.

• Anforderungen an Geräte: Viele elektronische Geräte und Schaltkreisdesigns sind für Wechselstrom optimiert, und die Nutzung von Gleichstrom könnte zusätzliche Umrichtergeräte, wie Rechteckgleichrichter und Inverter, erfordern, was die Komplexität und Kosten des Systems erhöht.

• Historische Traditionen und Standards: Die Energiewirtschaft hat lange eine Reihe von Standards und Infrastrukturen auf Basis von Wechselstrom etabliert, einschließlich Netzaufbau, Umspannwerksbau und -wartung, was eine groß angelegte Umstellung auf Gleichstrom in bestehenden Systemen einen enormen Investitionsaufwand und grundlegende Änderungen erfordern würde.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass obwohl Gleichstrom in bestimmten speziellen Szenarien seine Vorteile hat, Wechselstrom aufgrund seiner einzigartigen Transformatorunterstützung, geringen Energieverlusten und bestehender Infrastrukturunterstützung immer noch die vorherrschende Wahl in einer breiten Palette von Energieübertragungsnetzen ist. Allerdings gewinnt die Gleichstromübertragung mit der technologischen Entwicklung zunehmend an Bedeutung in bestimmten Bereichen, wie z.B. bei den Anforderungen an die Übertragungseffizienz, beispielsweise bei der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge und bestimmten industriellen Anwendungen.