DC-Hybridschalter für den Einsatz in energieeffizienten Gebäuden

Abstract:
Durch die Europäische Kommission wurde festgelegt, dass, neu gebaute, kommerziell genutzte Gebäude, ab 2018 beziehungsweise nach 2020 nur noch als Nullenergiegebäude zugelassen werden sollen. Um dies zu erreichen muss eine energiesparendere Bauweise mit erneuerbaren Energiequellen und effizienteren Verbrauchern kombiniert werden. Eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern ist mit Gleichspannungs-Netzteilen ausgerüstet (z. B.: LED-Beleuchtung, Wärmepumpen, Klima- und Kühlanlagen, Bürogeräte, Computer, u.a.). Regenerative Erzeuger wie die Photovoltaik oder Brennstoffzellen stellen Gleichspannung zur Verfügung. Das heutige Wechselspannungsnetz in Gebäuden erfordert zunächst das Umwandeln der erzeugten Gleichspannung in Wechselspannung und dann eine Rückwandlung in Gleichspannung. Um diese Wandlungsverluste zu reduzieren, ist ein Gleichspannungsnetz eine sinnvolle Alternative. Das europäische Verbund-Forschungsprojekt “Direct Current Components + Grid” (BMBF FKZ 16N12113; ENIAC Nr. 296108 "DCC+G"), beschäftigt sich mit dieser Thematik. Bei den geplanten 380V DC Netzen sollen 5% der elektrischen Verluste in Wandlern, Gleichrichtern und Kabeln eingespart werden. Gleichzeitig können die Kosten für eine PV-Installation um 7% gesenkt werden. Das Ein- und Ausschalten bei höheren Gleichspannungen stellt an Schaltgeräte besondere Herausforderungen. Der Schaltlichtbogen bei mechanischen Kontaktsystemen verlischt nicht ohne zusätzliche Maßnahmen, da ein natürlicher Stromnulldurchgang fehlt. Eine Möglichkeit annähernd lichtbogenfrei zu schalten, stellen hybride Schaltkonzepte dar.