artikel

DC naar DC omzetting niet verliesvrij, wel eenvoudiger

energie

Ook een gebouw of woning volledig op DC, krijgt te maken met omzettingsverliezen. De hoge spanning van het netwerkbedrijf moet naar een lagere spanning worden gebracht en ook een accu-opslag en zonnepanelen werken op afwijkende spanningsniveaus. Wel zijn het allemaal vrij eenvoudige vermogenselektronica.

DC naar DC omzetting niet verliesvrij, wel eenvoudiger
DC DC omzetter van 300 V naar 20 V-200 W. Op de achtergrond een ouderwetse trafo voor 230 V naar 12 V AC. Foto: Epko Horstman BSRI.

Door Richard Mooi

Een van de drijfveren voor de ontwikkeling van DC-netwerken was altijd het verdwijnen van inefficiënte omzetters van AC naar DC en andersom. Maar is dat wel zo? Door de komst van schakelende voedingen in de huidige AC-apparatuur is de efficiency enorm verbeterd. Hetzelfde beeld laat het rendementscijfer voor omvormers van pv-panelen zijn waarbij de huidige trafoloze exemplaren een beduidend beter scoren, zo grofweg tussen 95 en 98%.

Kabelverliezen

Is er dan eigenlijk nog wel een reden voor de overstap van AC naar DC in de gebouwde omgeving? Jawel, vinden de voorstanders. De kabelverliezen zijn een stuk minder, schrijft bijvoorbeeld de TVVL in het rapport ‘Gelijkspanning verbindt, versneld naar een duurzame toekomst op DC’. Bij wisselspanning speelt de impedantie een belangrijke rol bij de weerstand die een wisselstroom ondervindt. Bij DC is er alleen de ohmse weerstand. In de praktijk zijn DC-kabels veel dunner.

DC-net van de toekomst

Hoe zou een DC-net er in de toekomst uit kunnen zien? De verwachting is dat netbeheerders met een hoge DC-spanning de woning binnenkomen, wellicht op 5000 volt. In de meterkast vindt de eerste conversie plaats naar een lagere spanning ergens tussen de 190 en 380 V (zie kader). Deze lagere DC-spanning kan nu via normale VD-draden in de woning worden gedistribueerd naar verlichtingspunten, elektronische schakelaars en wandcontactdozen. Die zijn nodig voor de grootverbruikers maar ook televisietoestellen, desktop-pc’s en surroundsets.

USB-c

Voor kleinere ICT-apparaten als smartphones, monitoren, laptops en tablets komen er USB-aansluitingen in huis. USB-c, wel te verstaan, die tot 100 watt per aansluitpunt kunnen leveren. Bij dit type aansluiting is het doorlussen niet mogelijk. Daar zijn zogenaamde power delivery hubs voor nodig.

Elk wandcontactdoos USB-c krijgt eigen omzetter-elektronica omdat het aangesloten apparaat wil onderhandelen over het spanningsniveau en de gewenste stroomsterkte. Zo’n USB-c moet ook een lagere spanning dan 20 V kunnen leveren. Waarschijnlijk wordt in zo’n USB-wandcontactdoos de spanning geconverteerd van 190-380 V naar een dynamische spanning van maximaal 20 V.

PV-omzetter

DC-DC-converters zijn in de praktijk kleine efficiënte stukjes elektronica. De pv-omvormer wordt een stuk kleiner en goedkoper dan de huidige DC-AC-inverter. Het meest kostbare onderdeel is de omzetter naar AC die met een goede power quality aan het huidige 230V AC-net hangt.

Met dank aan Epko Horstman van BSRI.nl

Welke spanning?

Welke spanning is voor een toekomstig DC-net in woningen en gebouwen het meest praktisch? In de Nederlandse praktijkrichtlijn NPR 9090 over DC-in gebouwen staat het voorstel om op 350 V te gaan zitten, en voor professionele toepassingen bijvoorbeeld kassen +/- 350 V. Een voorbereidende Europese publicatie spreekt onder meer over spanningen voor woningen van +/- 190 V of 300 V DC-pulsed. Een te hoge DC-spanning kan de transitie vertragen. Want de huidige apparaten op 230V AC, met een schakelende voeding (bijvoorbeeld alle tv, monitoren, pc’s) kunnen wel met 190 V DC uit de voeten. Worden die AC-apparaten op een DC-spanning van 350 V aangesloten (uit de Nederlandse NPR), dan zullen veel voedingen de geeft geven. USB-c met een maximale spanning van 20 V en 5 ampère is praktisch voor ICT-apparatuur met weinig vermogen, maar lekkere game-PC met snelle processor en goede videokaart redt het daar niet mee. Die draait in ruststand al bijna 100 watt, laat staan het moment de daverende game echt begint.

 

Reageer op dit artikel