Gleichstromnetzen

Gleichstromnetze, auch Gleichstromversorgungsnetze genannt, sind elektrische Netze, in denen Energie als Gleichstrom übertragen und verteilt wird. Sie kommen in Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HVDC), in Verteilungs- und Mikronetzen sowie in Unterwasser- und Offshore-Verbindungen zum Einsatz. Vorteile ergeben sich aus der direkten Energieübertragung und der besseren Kopplung von Quellen mit Leistungselektronik.

Historisch gehörte der Gleichstrom lange Zeit zu frühen Übertragungstechnologien konkurrierend zum Wechselstrom. Mit der Entwicklung leistungsfähiger Konverter, besonders der IGBT-basierten Voltage-Source-Converters, sowie der Einführung von MTDC-Netzen hat DC-Netztechnik in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen. Heutige Anwendungen umfassen lange Übertragungsstrecken, Inselnetze und die Integration erneuerbarer Energien.

Technisch unterscheiden sich Gleichstromnetze durch die Netzform, Konvertertechnik und Schutzkonzepte. LCC-Umrichter (Line-commutated converters) verwenden Thyristoren und benötigen eine AC-Versorgung; VSC-Umrichter (Voltage-Source Converters) nutzen IGBTs, ermöglichen Inselbetrieb und bessere Regelung. Typische Netzformen sind Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, Mehrterminalen MTDC-Netze und bipolar aufgebaute Leitungen. DC-Schutz, Isolation und Schutzschaltungen für Gleichströme sind zentrale Aufgaben.

Die Vorteile von Gleichstromnetzen liegen in geringeren Übertragungsverlusten über lange Strecken, der effizienten Verbindung von Unterwasser- und Offshore-Kabeln sowie der einfachen Kopplung dezentraler Quellen und Speichern. Sie fördern flexible Leistungsregelung, Netzausnutzung und die Integration unregelmäßiger erneuerbarer Erzeugung.

Herausforderungen sind hohe Investitionskosten, komplexe Schutz- und Betriebsregelwerke, sowie technische Anforderungen an Isolationssysteme und Netzsteuerung. Die Integration in bestehende Wechselstromnetze erfordert Standards, Netzanschlussregeln und koordinierte Netzführung.