Diese Arbeit sucht nach Möglichkeiten, in Bürogebäuden Gleichstromnetze aufzubauen und anzuwenden. Als Objekt für die Untersuchung dient ein Hochhaus mit Hotel- und Büroflächen, das in der Stadt Berlin gebaut werden soll. Im Rahmen dieser Arbeit wird am Beispiel dieses Gebäudes untersucht, ob Gleichstrom im Gebäude angewendet werden kann und welche Vorteile Gleichstromnetze gegenüber dem herkömmlichen Wechselstromnetz aufweisen.
Es wird erforscht, ob elektrische Anlagen ohne verlustbehaftete Vorschaltgeräte oder Netzteile direkt ans Gleichstromnetz angeschlossen werden können. Dabei werden unter anderem Bürogeräte, Beleuchtung, Telekommunikationsanlagen, Ladestationen, sowie Gleichstrommotoren als Verbraucher in Betracht gezogen. Für deren Stromversorgung werden verschiedene Gleichstromquellen behandelt und abschließend die geeigneteste für die Gebäudeelektroversorgung ausgewählt. Es werden mögliche DC-Stecker Konzepte zur Vermeidung oder Löschung von dem durch Trennen von Steckkontakten auftretenden Lichtbogen vorgestellt.
Eine mögliche Änderung an USV-Anlagen wird als Folge der Gleichstromanwendung im Gebäude überprüft. Bei der Planung der elektrischen Versorgung des Beispielsgebäudes wird zur Ermittlung des gesamten Leistungsbedarfs eine Leistungsbilanz erstellt. Ferner soll für die elektrische Energieversorgung des Bürogebäudes eine Auswertung verschiedener Gleichstromquellen, vor allem regenerative Energiequellen durchgeführt werden.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Leistungselektronik für Gleichstromtechnik
- 2.1 Gleichrichter
- 2.1.1 Brückengleichrichter
- 2.1.2 Glättung
- 2.2 Gleichstromsteller
- 2.2.1 Tiefsetzsteller
- 2.2.2 Hochsetzsteller
- 2.1 Gleichrichter
- 3 Vor- und Nachteile Gleichstrom- gegenüber Wechselstromversorgung
- 3.1 Historie
- 3.2 Betrachtung des Schaltlichtbogens
- 3.2.1 Erzeugung des Lichtbogens
- 3.2.2 Lichtbogenlöschung durch Gleichstromschaltgeräte
- 3.2.3 Lichtbogen beim Trennen der Steckkontakte
- 3.3 Elektrische Sicherheit für Niederspannungsgleichstromsysteme
- 3.3.1 Normative Anforderungen
- 3.3.2 Schutzmaßnahmen
- 4 Mögliche Gleichstromquellen für die Gebäudeversorgung
- 4.1 Allgemein
- 4.2 Photovoltaik-Anlage
- 4.2.1 Photovoltaik-Generator
- 4.2.2 Flächenbedarf
- 4.3 Gleichstromgeneratoren
- 4.3.1 Erzeugung der Gleichspannung
- 5 Speichermöglichkeiten
- 5.1 Batterie
- 5.2 Batterie USV
- 6 Mögliche Aufbauten von Gleichstromnetzen
- 6.1 Forschungsstand Gleichstromnetze
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Masterarbeit untersucht die Möglichkeiten des Aufbaus und der Anwendung von Gleichstromnetzen in Bürogebäuden. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Analyse der Vorteile gegenüber herkömmlichen Wechselstromnetzen und der Eignung verschiedener Gleichstromquellen für die Gebäudeversorgung, insbesondere regenerativer Energien. Die Arbeit betrachtet auch die Kompatibilität bestehender elektrischer Anlagen und die Aspekte der elektrischen Sicherheit.
- Analyse der Vor- und Nachteile von Gleichstrom- und Wechselstromnetzen in Bürogebäuden
- Untersuchung geeigneter Gleichstromquellen (inkl. regenerativer Energien)
- Bewertung der Kompatibilität von Bürogeräten und anderen Verbrauchern mit Gleichstromnetzen
- Auslegung und Planung eines Gleichstromnetzes für ein Beispielgebäude
- Betrachtung der elektrischen Sicherheit im Kontext von Gleichstromnetzen
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der Gleichstromnetze in Bürogebäuden ein und beschreibt die Zielsetzung der Arbeit. Sie skizziert den Aufbau der Arbeit und benennt die untersuchten Fragestellungen.
2 Leistungselektronik für Gleichstromtechnik: Dieses Kapitel befasst sich mit den grundlegenden Komponenten der Gleichstromtechnik, insbesondere mit Gleichrichtern (Brückengleichrichter und Glättung) und Gleichstromstellern (Tiefsetz- und Hochsetzsteller). Es beschreibt deren Funktionsweise und Bedeutung für die Umsetzung von Gleichstromnetzen.
3 Vor- und Nachteile Gleichstrom- gegenüber Wechselstromversorgung: Hier werden die Vor- und Nachteile von Gleichstromnetzen im Vergleich zu herkömmlichen Wechselstromnetzen detailliert analysiert. Die historische Entwicklung der Gleichstromtechnik wird beleuchtet, und es werden Aspekte wie der Schaltlichtbogen und die elektrische Sicherheit im Detail behandelt. Die Kapitelteile befassen sich mit der Erzeugung und Löschung von Lichtbögen sowie den normativen Anforderungen und Schutzmaßnahmen für Niederspannungsgleichstromsysteme.
4 Mögliche Gleichstromquellen für die Gebäudeversorgung: Dieses Kapitel untersucht verschiedene Möglichkeiten der Gleichstromerzeugung für die Versorgung eines Bürogebäudes. Es werden allgemeine Aspekte betrachtet und im Detail auf Photovoltaikanlagen und Gleichstromgeneratoren eingegangen. Die Analyse umfasst die Erzeugung der Gleichspannung und den Flächenbedarf bei Photovoltaikanlagen.
5 Speichermöglichkeiten: Hier werden unterschiedliche Speichermöglichkeiten für Gleichstrom, insbesondere Batterien und USV-Anlagen im Kontext von Gleichstromnetzen, untersucht und deren Eigenschaften und Eignung für den Anwendungsfall analysiert.
6 Mögliche Aufbauten von Gleichstromnetzen: Dieses Kapitel behandelt verschiedene Konzepte für den Aufbau von Gleichstromnetzen und präsentiert den aktuellen Forschungsstand zu diesem Thema. Der Fokus liegt auf der Zusammenstellung von Wissen aus der Literatur und die Diskussion möglicher Architekturen.
Schlüsselwörter
Gleichstromnetze, Bürogebäude, Wechselstrom, Leistungselektronik, Gleichrichter, Gleichstromsteller, Photovoltaik, regenerative Energien, elektrische Sicherheit, Niederspannungsgleichstromsysteme, Lichtbogen, USV-Anlagen, Energieversorgung, Batterien.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Masterarbeit: Gleichstromnetze in Bürogebäuden
Was ist der Gegenstand dieser Masterarbeit?
Die Masterarbeit untersucht die Möglichkeiten des Aufbaus und der Anwendung von Gleichstromnetzen in Bürogebäuden. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse der Vorteile gegenüber herkömmlichen Wechselstromnetzen und der Eignung verschiedener Gleichstromquellen, insbesondere regenerativer Energien, für die Gebäudeversorgung. Die Arbeit betrachtet auch die Kompatibilität bestehender elektrischer Anlagen und die Aspekte der elektrischen Sicherheit.
Welche Themen werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit behandelt folgende Themen: Analyse der Vor- und Nachteile von Gleichstrom- und Wechselstromnetzen, Untersuchung geeigneter Gleichstromquellen (einschließlich regenerativer Energien), Bewertung der Kompatibilität von Bürogeräten mit Gleichstromnetzen, Auslegung und Planung eines Gleichstromnetzes für ein Beispielgebäude und Betrachtung der elektrischen Sicherheit im Kontext von Gleichstromnetzen.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit und worum geht es in jedem Kapitel?
Die Arbeit gliedert sich in sechs Kapitel: Kapitel 1 (Einleitung) führt in die Thematik ein. Kapitel 2 (Leistungselektronik für Gleichstromtechnik) behandelt grundlegende Komponenten wie Gleichrichter und -steller. Kapitel 3 (Vor- und Nachteile Gleichstrom- gegenüber Wechselstromversorgung) analysiert die Vor- und Nachteile im Detail, inklusive historischer Entwicklung, Schaltlichtbogen und elektrischer Sicherheit. Kapitel 4 (Mögliche Gleichstromquellen für die Gebäudeversorgung) untersucht verschiedene Gleichstromquellen, insbesondere Photovoltaik und Gleichstromgeneratoren. Kapitel 5 (Speichermöglichkeiten) befasst sich mit Batterien und USV-Anlagen. Kapitel 6 (Mögliche Aufbauten von Gleichstromnetzen) behandelt verschiedene Konzepte und den aktuellen Forschungsstand.
Welche Gleichstromquellen werden betrachtet?
Die Arbeit betrachtet Photovoltaikanlagen und Gleichstromgeneratoren als mögliche Gleichstromquellen für die Gebäudeversorgung. Es wird die Erzeugung der Gleichspannung und der Flächenbedarf bei Photovoltaikanlagen analysiert.
Welche Aspekte der elektrischen Sicherheit werden behandelt?
Die Arbeit behandelt normative Anforderungen und Schutzmaßnahmen für Niederspannungsgleichstromsysteme, die Erzeugung und Löschung von Lichtbögen und die elektrische Sicherheit beim Trennen von Steckkontakten.
Welche Speichermöglichkeiten werden diskutiert?
Die Arbeit diskutiert Batterien und USV-Anlagen (Unterbrechungsfreie Stromversorgungen) als Speichermöglichkeiten für Gleichstrom im Kontext von Gleichstromnetzen.
Wie ist der aktuelle Forschungsstand zu Gleichstromnetzen?
Kapitel 6 der Arbeit präsentiert den aktuellen Forschungsstand zu Gleichstromnetzen, basierend auf der Auswertung relevanter Literatur und einer Diskussion möglicher Netzwerkarchitekturen.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Schlüsselwörter sind: Gleichstromnetze, Bürogebäude, Wechselstrom, Leistungselektronik, Gleichrichter, Gleichstromsteller, Photovoltaik, regenerative Energien, elektrische Sicherheit, Niederspannungsgleichstromsysteme, Lichtbogen, USV-Anlagen, Energieversorgung, Batterien.
- Citation du texte
- Master Francis Alban Noumbissie Leutcha (Auteur), 2018, Untersuchung zum Aufbau und zur Anwendung von Gleichstromnetzen in Bürogebäuden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/419835
