VOORDELEN VAN ACTIEVE GELIJKSPANNING

De reden dat ik voorstander ben voor het toepassen van gelijkspanning als alternatief voor wisselspanning is dat het meer dan een voordeel biedt. En de belangrijkste voordelen zijn vreemd genoeg niet de meest voor de hand liggende  voordelen. Ik ga proberen punt voor punt de voordelen van de toepassing van actieve gelijkspanning uit te leggen. Maar voordat ik dat doe moet ik eerst uitleggen wat actieve gelijkspanning is. 

Bij een passief systeem, zoals ons AC systeem werkt, reageert het systeem op variabelen die buiten de specificaties van het systeem vallen. Hierbij moet je denken aan een kortsluitstroom, die wordt in principe oneindig hoog. Het systeem is beveiligd met een 16 Ampère zekering. Op het moment de stroom een x aantal keer hoger is dan de maximaal toegestane stroom, dan zal de zekering het stroom circuit onderbreken. Je zou zeggen dat je net boven de 16 ampère zou moeten afschakelen. Dit klopt maar bij een passief systeem kan dat niet omdat elk apparaat bij inschakelen een hoge piekstroom geeft die vele malen hoger is dan de gewone gebruikersstroom. Dus als je hier geen rekening mee houdt dan springt de zekering al bij het opstarten van het apparaat. Bij een actief systeem moeten alle apparaten voldoen aan een inschakelprotocol. Door middel van een elektronisch voorschakelapparaat zal de opstartstroom nooit boven een ingestelde waarde kunnen komen. Hierdoor kan men de zekering precies instellen op de normale gebruikersstroom. Dus als een apparaat maximaal 6 ampère aan stroom opneemt, dan zal de zekering afschakelen als het apparaat meer dan de aangeboden 6 ampère opneemt. Dit kan alleen als er communicatie is met de stroombron, welke van het aangesloten apparaat te horen krijgt welke stroom er maximaal geleverd moet worden. Mocht de stroom afwijken van wat er verwacht wordt, dan zal de stroombron de spanning van het apparaat afschakelen. Deze wijze van werken noemen we actief. Ook zal de stroombron kijken naar hoe de stroom, in het systeem, zich gedraagt. Een kortsluitstroom heeft de nijging om heel snel te stijgen. Een actieve beveiliging zal nog voordat het gevaarlijk wordt afschakelen. Dit kan ongeveer 200 keer sneller gebeuren dan bij een passieve beveiliging.

Dit was best wel een complex verhaal. Maar als je het een beetje begrepen hebt, kan je al de eerste voordelen van het actieve systeem destilleren. De eerste is dat door de snelheid van schakelen de veiligheid, voor mens en zijn omgeving, veel hoger is. Dus de kans op elektrocutie en brand is hierdoor vele malen gereduceerd. Een ander voordeel is dat er geen hoge (kortsluiting)stromen meer door de bedrading van het systeem zullen lopen. Dus de draaddoorsnede, voor het verwerken van de kortsluitstromen die er niet meer gaan lopen, kan drastisch omlaag. Dit betekend dat men ongeveer 60% minder koper nodig heeft. 

Het volgende voordeel, welke wat makkelijker te verklaren is, is het feit dat je minder verlies hebt door omzettingen van wisselspanning naar gelijkspanning en omgekeerd. Als we als voorbeeld nemen dat iemand zonnepanelen op zijn huis heeft en de energie hiervan gebruikt voor bijvoorbeeld een televisie. De zonnepanelen wekken gelijkspanning op, deze gelijkspanning wordt in een omzetter naar wisselspanning omgezet. Deze wisselspanning wordt vervolgens gedistribueerd in je huis naar de apparaten, die energie nodig hebben. De elektronische apparaten zetten vervolgens de wisselspanning weer om in gelijkspanning. In dit hele traject gaat er ongeveer 10% energie verloren. Dit klinkt nou niet echt duurzaam. 

Bij de zelfde omzetter, van de zonnepanelen, is nog iets wat men over het algemeen als nadeel ziet en dat is wanneer de spanning bij de energie provider wegvalt, de energie van de zonnepanelen ook niet gebruikt kan worden. Dit is voor veel eigenaren van zonnepanelen een onbegrijpelijke situatie. Je wekt zelf stroom op maar je kunt het op dat moment niet gebruiken. Dit is helaas wettelijk verplicht om het zo te doen om controle over het elektriciteitsnet te hebben bij het terugschakelen van de spanning. Het voordeel als we de gehele installatie op gelijkspanning zouden laten draaien, dan blijft alles gewoon doorwerken bij het wegvallen van het hoofdnet. Het gelijkspanningssysteem houdt rekening met de eigenschappen van het passieve net. Dit is absoluut niet mogelijk met wisselspanning omdat dit al helemaal dichtgetimmerd is met regulering en elke innovatie op dit gebied tegenhoud. Bij gelijkspanning staat dit nog helemaal open.

Een andere natuurkundige eigenschap van gelijkspanning is dat je over dezelfde koperen leiding meer energie kan sturen dan dat je bij wisselspanning kan doen. Dit heeft te maken met de wet van Ohm. Je kunt elektrische stroom vergelijken met water door een tuinslang. Je kunt gelijkspanning zien als water dat in een richting door een slang stroomt. Dit water ondervind weerstand omdat de slang maar een beperkte hoeveelheid water per tijdseenheid kan verwerken. Deze weerstand heeft men ook bij wisselspanning. Dus tot zover is er geen verschil. Maar bij wisselspanning hebben we nog een ander fenomeen en dat is inductie. Inductie is een eigenschap die nog een extra soort weerstand geeft aan de stroom. Als we weer naar water kijken dan kan je inductie vergelijken met het heen en weer persen van het water door een pijp. Dus eerst duw je het een richting uit en dat kost kracht. Maar als het eenmaal gaat dan is de energie, die nodig is om het te laten stromen minder groot. Maar als je de richting van het stromende water weer wilt veranderen dan moet je de stroom afremmen en omkeren. Dit afremmen en omkeren kost weer extra kracht. Als je dit proces 50 keer per seconden moet doen, kan je wel begrijpen dat dit meer energie kost dat bij een enkele richting van de stroom water. Bij elektriciteit werkt het eigenlijk precies het zelfde. Die extra energie die nodig is bij wisselstroom is ongeveer 30%. Dit verlies van energie kan je bij wisselstroom compenseren door de koperdoorsnede van de kabel te vergroten. Dus door toepassen van gelijkspanning kan je koper besparen. 

Even ter vermaak een leuk filmpje over de nadelige effecten van wisselspanning t.o.v. gelijkspanning in de praktijk

 Er kleven ook een aantal praktische voordelen aan het toepassen van gelijkspanning. Men kan namelijk ook een extra signaal over de gelijkspanning meesturen. Dit noemt men met een moeilijk woord superponeren. Dit signaal zou een data signaal kunnen zijn die via de kabels van de gelijkspanning meegestuurd worden. Met deze data zou je apparaten kunnen aansturen en monitoren. Dus ineens is elk elektrisch apparaat verbonden met een netwerk. Hiermee kan je allerlei leuke en nuttige dingen doen. Dit was al mogelijk met wisselspanning maar doordat wisselspanning erg bewegelijk is is het superponeren van een extra signaal een stuk lastiger en erg gevoelig voor storing. 

Daarnaast is het actieve gelijkspanningssysteem zo ontworpen dat men geen internetverbinding nodig heeft om duurzaam om te gaan met de beschikbare energie. De reden hiervoor is dat het in deze tijd ontworpen is met de eisen van nu. Bij wisselspanning werken we met een systeem dat ontworpen is in 1870 en door middel van externe middelen, zoals internet, slim gemaakt is. Dit maakt het systeem erg kwetsbaar voor sabotage. In principe is het zo dat als men kwaad zou willen doen, is het mogelijk om ons hele elektriciteitsnet plat te leggen via een data hack. Bij het actieve gelijkspanningssysteem is elke aansluiting autonoom en vormen de aaneenschakeling van deze systemen een net. Je kunt het vergelijken met een cellenstructuur. Hierdoor is het veel moeilijker geworden om een heel systeem plat te leggen. 

Kortom er zitten nu zoveel voordelen aan het werken met gelijkspanning dat het eigenlijk geen vraag is of we over moeten gaan naar gelijkspanning maar het is nu de vraag hoe snel kunnen we het proces in gang zetten?