Gelijkstroombeveiliging en schakeltechnologie voor duurzame energienetwerken

De samenwerking binnen initiatieven zoals de Open Direct Current Alliance (ODCA) en Current/OS richt zich op het standaardiseren van gelijkstroomarchitecturen in de laagspanning. De technologische benadering combineert de SENTRON 3QD2 halfgeleider-vermogensautomaat en het SIRIUS 3RF5 solidstaterelais om een directe koppeling tussen opwekking, opslag en verbruik te realiseren. Deze schakel- en beveiligingsoplossingen worden toegepast in datacenters, productieomgevingen, batterij-energie-opslagsystemen en voor de integratie van fotovoltaïsche installaties.

Efficiëntiewinst door vermijding van wisselstroomomzetting
De overgang van wisselstroom (AC) naar gelijkstroom (DC) vermindert conversieverliezen bij het koppelen van hernieuwbare energiebronnen en opslagsystemen. Photovoltaïsche installaties en batterijen werken intrinsiek op gelijkstroom. Directe DC-koppeling elimineert de noodzaak voor meervoudige omvormers tussen DC-opwekking, opslag en industriële DC-belastingen.

Geïntegreerd in SIVACON S8 laagspanningsverdelers en SIVACON 8PS railkanaalsystemen bieden deze componenten een reductie in kopergebruik tot 50 procent voor de bekabeling vergeleken met traditionele AC-netwerken. Gelijkstroomnetten vereisen geen blindvermogencompensatie, wat het totale materiaalgebruik en het benodigde installatieoppervlak verkleint.

Microseconde-onderbreking en onderhoudsvrije vermogenselektronica
De SENTRON 3QD2 halfgeleider-vermogensautomaat gebruikt beveiligingsalgoritmen en halfgeleidertechnologie om kortsluitstromen binnen een tijdsbestek van microseconden te onderbreken. Deze uitschakelsnelheid is tot 1.000 keer sneller dan die van conventionele elektromechanische vermogensschakelaars. Snelle onderbreking is noodzakelijk in DC-netwerken vanwege de lage netimpedantie en de snelle stroomstijging bij foutcondities.

Omdat de SENTRON 3QD2 geen mechanische slijtageonderdelen bevat, werkt de automaat onderhoudsvrij. Het apparaat combineert functies voor beveiliging, schakelen, stroommonitoring en energiemanagement in één behuizing, wat de systeemcomplexiteit vermindert.

Hoogfrequent schakelen voor industriële DC-belastingen
Het SIRIUS 3RF5 solidstaterelais is ontworpen voor het hoogfrequent schakelen van ohmse DC-belastingen. Door het ontbreken van mechanische contacten treedt er geen contacterosie of boogvorming op bij het onderbreken van gelijkstroom, wat de levensduur van de component verlengt en de systeembeschikbaarheid verhoogt.

In industriële toepassingen met robotica en dynamische belastingprofielen maakt de combinatie van DC-distributie, energie-terugwinning en bufferopslag een reductie van het piekvermogen tot 80 procent mogelijk vergeleken met conventionele AC-voedingen.

Aanvullende context
Sectie met gedetailleerde technische specificaties en concurrentiebenchmarking die niet in de oorspronkelijke productaankondiging zijn opgetekend.

De markt voor solid-state circuit breakers (SSCB) en DC-beveiligingscomponenten op laagspanningsniveau ontwikkelt zich snel rondom industriële DC-microgrids. Binnen deze markt vormt het Siemens-portfolio een directe concurrent voor systemen zoals de ABB SACE Infinitus en op siliciumcarbide gebaseerde solid-state schakelaars.

Wat betreft onderbrekingstijd bij kortsluiting werken de oplossingen van Siemens, evenals de ABB SACE Infinitus, in het microsecondenbereik van minder dan 10 microseconden, wat een aanzienlijke prestatiewinst betekent ten opzichte van de millisecondenbereik-uitschakeling (5 tot 15 milliseconden) van conventionele AC/DC-hybrideschakelaars.

Op het gebied van slijtage en onderhoud bieden zowel Siemens als ABB een volledig onderhoudsvrij ontwerp zonder mechanische slijtage, terwijl traditionele hybrideschakelaars onderhevig zijn aan mechanische contacterosie en periodiek onderhoud vereisen.

Inzake functie-integratie combineert het Siemens-portfolio beveiliging, meting, monitoring en energiemanagement in één enkele eenheid, waar de ABB SACE Infinitus zich richt op beveiliging, isolatie en vermogensmeting, en conventionele apparatuur enkel stroomonderbreking biedt.

Qua systeeminteroperabiliteit zijn de oplossingen van Siemens ontworpen voor compatibiliteit met ODCA- en Current/OS-standaarden, terwijl ABB een propriëtaire benadering hanteert die gealigneerd is met ODCA-richtlijnen en traditionele hybrideschakelaars terugvallen op algemene IEC 60947-normen.

Geredigeerd door Evgeny Churilov, Induportals Media - Aangepast door AI

www.siemens.com