Een project van:

AC versus DC

22.11.2022 | Analyse Niels van der Horst

AC versus DC

In het artikel over de geschiedenis van elektriciteit was te lezen over de strijd tussen Edison en Tesla over gelijkstroom (DC) en wisselstroom (AC). Tesla en de wisselstroom wonnen dat en daarom krijgen we nog steeds AC in onze stopcontacten geleverd. Wisselstroom maakte het mogelijk om elektriciteit over langere afstanden te transporteren. De huidige ontwikkeling van onder andere een flinke toename in de opwekking van zonnestroom (= gelijkstroom), brengt DC weer meer onder de aandacht.

Globaal omschreven is het verschil tussen gelijkstroom en wisselstroom dat de spanning (elektronen) bij wisselstroom steeds van richting verandert en dat de spanning bij gelijkstroom altijd in dezelfde richting loopt. Het gehele Nederlandse energienet en nagenoeg al onze apparatuur thuis gebruiken wisselstroom.

Voorbeelden
Een actueel voorbeeld van gelijkstroom is de energie die we opwekken met zonnepanelen. Het is ook de stroom die in batterijen en accu’s zit. Bij DC lopen de elektronen constant van de plus- naar de minpool.

Apart is dat, hoewel al onze stekkers wisselstroom krijgen van het net, de meeste apparaten - ledlampen, koffiezetapparaten, televisies en computerelektronica, etc. - intern juist op gelijkstroom werken. De omzetting doet een omvormer, die van de 230 volt wisselspanning een gelijkspanning maakt van bijvoorbeeld 5, 10 of 12 volt. Het omzetten betekent verlies van energie.

Gelijkstroom thuis
De gelijkstroom van zonnepanelen kun je in huis niet direct gebruiken. Net zoals bij veel elektronische apparatuur is daar een omvormer voor nodig. Die zet de gelijkstroom om in wisselstroom waarna deze het net op kan of thuis kan worden gebruikt.

Als je bedenkt dat de meeste apparatuur intern op DC werkt, steeds meer gezinnen DC zonnestroom opwekken én dat omvormen verlies van energie oplevert, lijkt direct gebruik van zonne-energie een logische optie. Ook voor een thuisbatterij geldt dat deze gelijkspanning levert, wat via een omvormer kan worden omgezet naar wisselspanning. Er zijn technieken in ontwikkeling die direct gebruik van de gelijkstroom uit zonne-energie mogelijk maken.

Een andere vorm van gelijkstroom in huis is de USB-poort. Een aantal kleine apparaten werken tegenwoordig via een USB-kabel op 5 volt gelijkspanning.

Nadelen
De nadelen van gelijkstroom hebben te maken met de kosten en de standaardisering. Het eerste nadeel is simpelweg dat de meeste apparaten op wisselspanning werken. Dus als je thuis de boel zou willen omzetten naar gelijkstroom of je verhuist naar een nieuwbouwwoning met gelijkspanning, moet je al je (huishoudelijke) apparatuur vervangen. Ander nadeel is dat er nog niet voldoende productstandaarden voor gelijkspanning zijn.

Grotere schaal?
Het distributienet is de laatste schakel in het elektriciteitsnetwerk en brengt de elektriciteit naar alle huishoudens. Het ligt niet in de lijn der verwachting dat gelijkspanning op grote schaal in het distributienet gebruikt gaat worden. Het net is erg groot en de investeringen zijn te hoog om het op korte termijn te gaan vervangen. Daarbij gaan de onderdelen ervan gemiddeld ruim vijftig jaar mee. Wel zijn er op kleine schaal initiatieven rond gelijkspanning, waaronder een nieuw bedrijventerrein bij Lelystad. Dat terrein krijgt een distributienet met een gelijkspanning van 700 volt.

Voorstanders DC
AC heeft de strijd een eeuw geleden gewonnen maar het is niet perfect. Over lange afstanden zorgen impedantie (weerstand), inductie en capaciteit tussen lijnen en het skineffect binnen kabels voor extra verliezen. Een hoogspanningsnet met DC is wat dat betreft gunstiger. Met zogeheten vermogenselektronica kan ook gelijkspanning tegenwoordig sterk worden opgekrikt.

Over alle zeekabels die tussen West-Europese landen liggen, vindt transport van gelijkstroom plaats. En zoals gezegd werkt veel elektronica op gelijkstroom, waardoor bij een DC-net geen verlies door conversie optreedt. Verder zijn motoren op gelijkstroom een stuk efficiënter dan wisselstroommotoren. Voorstanders van gelijkspanning-distributienetten zien daarom een wisselstroomnet als overbodig.

Een indirect voordeel is verder dat door DC een groter transport van stroom mogelijk is, waardoor minder bekabeling nodig is. Naast een vermindering van ongeveer 20% aan koper, neemt het aantal omvormers ook af wat eveneens een afname aan gebruik van grondstoffen betekent. Gezien de beperkte levensduur van omvormers zullen apparaten zonder dat onderdeel ook nog eens langer meegaan.

ACdcwisselstroomgelijkstroomdistributienet

Bedrijvenregister

Agenda

Event: Amsterdam Light Festival

1 december 2022 - 22 januari 2023
17:00 - 23:00

Amsterdam Light Festival

Lees verder

Training: Kennissessie Lichthinder

19 januari 2023
09:30 - 17:00

NSVV

Lees verder

Event: Techniek Nederland Ledenvergadering Beheer, Onderhoud en Inspectie

2 februari 2023

Techniek Nederland

Lees verder

Event: Solar Solutions International

14 maart 2023 - 16 maart 2023
10:00 - 17:00

Solar Solutions International

Lees verder

Volledige agenda

Wekelijks op de hoogte blijven van de beste analyses en de nieuwste producten?
Meld u nu aan voor de nieuwsbrief!

Registreer nu