Größere Wege ohne Wechselspannung überbrücken

In einer PV-Inselanlage möchte man vor allem Gleichstromverbraucher effizient mit Energie versorgen. Es gibt dabei genügend Anwendungsbereiche wie z.B. eine Wetterstation, Überwachung per Kamera oder die Versorgung eines Wochenendhauses. Oft benötigen die Gleichstromgeräte nur wenig Leistung, weshalb es unsinnig wäre diese Geräte über einen Wechselrichter und ein Netzteil zu betreiben. Allein der Eigenverbrauch des Wechselrichters und des Netzteils würden den Verbrauch des Gerätes bei weitem übersteigen.

Deshalb ist es besser in solch einem Szenario mittels DC-Wandler zu arbeiten. Diese bieten oft eine Effizienz von über 90% und sind auch im Preis erschwinglich. An dieser Stelle ein einfaches Vergleichsbeispiel. Das Ziel ist es eine Leistung von 60 Watt über 20 Meter einfacher Leitungslänge zu übertragen.

Leistung60 Watt60 Watt60 Watt
Spannung12 Volt24 Volt60 Volt
Stromstärke5 Ampere2,5 Ampere1 Ampere
Spannungsabfall (in V)2,38|1,43 |0,91,2|0,7|0,450,47|0,28|0,18
Leitungsquerschnitt (in mm²)1,75|2,5|41,75|2,5|41,75|2,5|4

Wie nun deutlich zu erkennen, ist der Unterschied zwischen 12 Volt und 60 Volt am größten. Denn die Stromstärke ist bei 12 Volt um den Faktor 5 höher, als bei 60 Volt. Von daher lohnt es sich mittels DC-Wandler, zum Beispiel einem Step Up die Spannung auf 60 Volt zu erhöhen und dann mit einem Step Down wieder auf 12 Volt zu reduzieren. Wollte man eine Leistung von 60 Watt mittels 12 Volt in eine Entfernung von 20 Meter übertragen würde selbst mit einem teuren Kabel von 4 mm² Querschnitt die Spannung um 0,9 Volt am Verbraucher einbrechen. Das entspricht einer Verlustleistung von ca. 5 Watt.

Nutzt man jedoch, z.B. 60 Volt genügt selbst ein preiswertes Kabel von 1,75 mm² Querschnitt um die Leistung von 60 Watt verlustarm 20 Meter weit zu übertragen. Das Beispiel dient nur der Veranschaulichung. Natürlich kann man mit noch höheren Gleichspannungen arbeiten um die Verluste zu minimieren oder die Reichweite zu erhöhen. Hohe Gleichspannungen sind jedoch gefährlich und bedürfen einem achtsamen Umgang. An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass für Schäden durch unsachgemäße Anwendung keinerlei Haftung übernommen wird.

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