Al meer dan honderd jaar is wisselstroom wereldwijd de norm voor elektriciteitsvoorziening. Maar het kan efficiënter. Daarom wordt er opnieuw gekeken naar alternatieven, zoals gelijkstroom. Gelijkstroom vs wisselstroom, welke vorm van energievoorziening heeft de toekomst?

Aan het einde van de negentiende eeuw waren er twee mensen bezig met de ontwikkeling van elektriciteitsnetwerken: Thomas Edison en George Westinghouse. Deze heren waren in een zeer felle concurrentiestrijd gewikkeld, waarbij het draaide om het fundamentele verschil tussen gelijkstroom (direct current, ofwel DC) en wisselstroom (alternating current, ofwel AC). Edison promootte gelijkstroom en Westinghouse (bijgestaan door Tesla) promootte wisselstroom. Uiteindelijk heeft het wisselstroomsysteem de strijd gewonnen en AC is tot op de dag van vandaag het standaardsysteem voor de distributie van elektriciteit.

Kwestie van efficiëntie

Edisons elektriciteitsnetwerk was gebaseerd op een lage gelijkspanning (eigenlijk een betere term dan gelijkstroom), met als nadeel veel energieverlies bij transport over langere afstanden. Dat onderkende Edison wel, maar hij vond de hoge wisselspanning van Westinghouse domweg veel te gevaarlijk voor publiek gebruik, vanwege het reële gevaar van elektrocutie.

Voor zijn eigen systeem zou er echter in iedere wijk een energiecentrale gebruikt moeten worden om lange afstanden te kunnen overbruggen. Dat vonden de beleidsmakers van toen een veel groter nadeel dan het nadeel van het elektrocutiegevaar bij wisselstroom. Dus omdat wisselstroom veel efficiënter over lange afstanden kon worden getransporteerd, werd uiteindelijk toch hiervoor gekozen.

Door nieuwe technologische ontwikkelingen kan gelijkstroom tegenwoordig wél goed over grote afstanden worden getransporteerd, waarmee een belangrijk nadeel van gelijkspanningsnetwerken wordt opgeheven. Is dat belangrijk? Ja, want heel veel apparaten werken op gelijkstroom en bij de omzetting van wisselstroom naar gelijkstroom – en vice versa – treedt veel verlies op. Het ligt dus in deze tijd van energiebesparing voor de hand om te kijken of die omzetting vermeden kan worden door (deels) over te stappen op gelijkstroom.

Energiebesparing

Dat die besparing twee richtingen opgaat, is duidelijk als je je bedenkt dat gebruiksapparaten de wisselstroom uit het stopcontact via adapters moeten omzetten naar gelijkstroom, maar dat aan de andere kant energie-opwekkers als zonnepanelen en windturbines gelijkstroom opwekken, die vervolgens moet worden omgezet naar wisselstroom voor levering aan het energienetwerk.

In de praktijk wordt dan gelijkstroom omgezet naar wisselstroom, die vervolgens weer terug wordt omgezet naar gelijkstroom. Dat is natuurlijk niet efficiënt en kan volgens allerlei deskundigen en onderzoekers tot wel 30 procent energieverlies opleveren. Door – in eerste instantie lokaal – over te stappen naar een gelijkstroomnetwerk kan dit energieverlies worden voorkomen. Gelijkstroom is overigens ook beter regelbaar. Er hoeft namelijk alleen gekeken te worden naar het spanningsniveau en niet naar de frequentie zoals bij wisselstroom.

Maximaal profiteren van gelijkstroom

Het gebruik van gelijkstroom door eindgebruikers neemt in snel tempo toe, dus het is niet meer dan logisch dat we het elektriciteitsnet daarop aanpassen. Een groot deel van de apparatuur in huizen, bedrijven en onderweg werkt intern geheel of grotendeels op gelijkstroom, dus als je die gelijk zou kunnen aansluiten op een gelijkstroomnetwerk voorkom je energieverlies. En doordat je geen interne of externe adapters en omvormers meer nodig hebt bespaar je ook op grondstoffen en kosten. Daarnaast wordt door het verminderde aantal componenten de storingsgevoeligheid van het apparaat als geheel minder.

Ook het toenemende gebruik van ledverlichting door consumenten, bedrijven en overheden maakt gelijkstroom interessanter, want ook die lampen werken op gelijkstroom, in tegenstelling tot gloeilampen. En ook het elektrische vervoer is aan een gestage opmars bezig. Als je de accu’s daarvan zonder omzetting direct kunt opladen met gelijkstroom heb je een win-winsituatie als het gaat om energiebesparing en duurzaamheid.

Een andere grootverbruiker van elektriciteit is de warmtepomp. Steeds vaker zullen warmtepompen als vervanger gaan dienen voor gasgestookte cv-installaties. Het is het meest efficiënt als die door middel van gelijkstroom direct kunnen worden aangesloten op gelijkstroom leverende energiebronnen zonder dat er een wisselstroomsysteem tussen zit.

Gelijkstroom aan de aanleverkant

Een ander voordeel van gelijkstroom is de perfecte match met usb. De verwachting is dat usb als algemeen elektriciteitsmedium gebruikt kan gaan worden, niet alleen voor het opladen van mobiele apparaten, maar als vervanger van stroomsnoeren aan apparaten. Het aandeel gelijkstroom in de moderne maatschappij zal dus steeds verder toenemen, waardoor het gebruik van speciale gelijkstroomnetwerken ook steeds meer voor de hand ligt.

Ook aan de aanleverzijde is het gebruik van gelijkstroom efficiënt. De energie die wordt opgewekt door middel van zonnepanelen, windturbines, waterkrachtcentrales en zelfs als reguliere energiecentrales bestaat initieel uit gelijkspanning, en dus kun je die eigenlijk het beste ook zoveel mogelijk als gelijkspanning inzetten. En dan het liefst natuurlijk collectief, autonoom en slim opgezet, met zo weinig mogelijk tussenkomst van het publieke wisselspanningssysteem.

Gelijkstroom is de basis voor ‘smart grids’

Een bijkomend voordeel van een gelijkstroomnetwerk is dat het prima overweg kan met sterk wisselende energiestromen in twee richtingen, zoals we dat zien bij de decentrale energie-opwekking van tegenwoordig. Het huidige wisselstroomnetwerk heeft juist steeds meer moeite met het verwerken van de decentrale, fluctuerende alternatieve-energiestromen die het in toenemende mate te verwerken krijgt

Door de voortdurend wisselende AC/DC-stromen raakt het huidige wisselstroomnet overbelast en zal het moeten worden verzwaard om de toename op te kunnen vangen, met inbegrip van de analoge transformatoren, alle schakelmaterialen en de overige voorzieningen in de tussen- en onderstations. Dat kost niet alleen veel geld, maar vormt ook een aanslag op steeds schaarser worden grondstoffen zoals koper.

©PXimport

Het is slim om het wisselstroomnetwerk te ontlasten door gelijkstroomnetten in te zetten als dat mogelijk is. In het kader van de internationale milieudoelen zal er meer elektriciteit gebruikt worden. Wat traditioneel met fossiele brandstoffen ging (vervoer, verwarming, energie-opwekking), zal in de toekomst steeds vaker elektrisch gebeuren.

Maar het elektriciteitsnet is daar niet op toegerust. Daarom moeten de bestaande openbare wisselstroomnetten de komende decennia worden getransformeerd tot internationaal opererende ‘smart grids’. Omdat dit met gelijkstroom makkelijker gaat dan met wisselstroom, zal er stevig moeten worden ingezet op gelijkstroom. De smart grids zullen interactief gaan reageren op en met de laagspanningsinstallaties in woningen, gebouwen en infrastructuur, om alle verschillende energiestromen in beide richtingen in balans te kunnen houden.

Efficiënt elektriciteitstransport

Het verbinden van die nationale en regionale smart grids gaat het best via gelijkspanning. Er kan over grote afstanden via dezelfde kabels veel meer gelijkstroom vervoerd worden dan wisselstroom. Hierdoor kan op efficiënte manier dynamisch elektriciteit tussen landen worden uitgewisseld. Zonne-energie uit zuidelijke landen, windenergie uit vlakke, open landen, waterkrachtenergie uit Noorwegen en ga zo maar door.

Om dat van de grond te krijgen moeten landen op het gebied van de energievoorziening in Europees verband wel meer met elkaar gaan samenwerken, in plaats van elkaar te concurreren om ieder voor zich zo goedkoop mogelijke energie te verkrijgen. Overigens worden de ‘high voltage direct current’-transportkabels voor de lange afstand nu ook al gebruikt, bijvoorbeeld voor de verbindingen van Nederland met Noorwegen en Engeland.

In een volgend artikel kijken we naar wat er komt kijken bij het aanleggen van zo'n gelijkstroomnetwerk.

Tekst: Jurgen Nijhuis

Bij ID.nl zijn we gek op producten waar je niet de hoofdprijs voor betaalt. Daarom gaan we een paar keer per week op zoek naar zulke deals. Met de feestdagen voor de deur kijken we dit keer naar 5.1-surroundsets voor de woonkamer. Want wat is er nou leuker om je favoriete film of serie te kijken met supergoed geluid? Of bij het gamen? Voor minder dan 300 euro welteverstaan.

Een 5.1 speakerset is een geluidssysteem dat is opgebouwd uit zes verschillende luidsprekers. Het cijfer 5 staat voor de satellietluidsprekers: een middenkanaal voor spraak, twee speakers voorin (links en rechts) en twee speakers die je achter je plaatst. De .1 verwijst naar de subwoofer, die specifiek de lage bastonen voor zijn rekening neemt. Doordat deze luidsprekers rondom de luisterpositie worden geplaatst, komt het geluid vanuit verschillende richtingen op je af. Dit creëert een ruimtelijk effect waardoor je bij het kijken van films en series of het spelen van games wordt omringd door geluid.

Logitech Z906

Deze set is ontworpen om meerdere audiobronnen tegelijkertijd te kunnen verwerken. Je sluit tot zes apparaten aan, zoals een televisie, gameconsole of computer, via de beschikbare digitale optische, digitale coaxiale of analoge ingangen. De set beschikt over een bedieningsconsole die je stapelt bij je apparatuur en een draadloze afstandsbediening voor bediening vanaf de bank. Het systeem levert een continu vermogen van 500 watt en is THX-gecertificeerd, wat betekent dat het voldoet aan specifieke prestatie-eisen voor bioscoopgeluid. De decodering ondersteunt Dolby Digital en DTS-soundtracks. Naast de subwoofer krijg je vier satellietluidsprekers en een middenkanaal die je flexibel kunt plaatsen.

Sony HT-S40R

Bij dit systeem worden de achterste luidsprekers aangestuurd door een draadloze versterker, waardoor er geen kabels van de soundbar voorin de kamer naar achteren hoeven te lopen. De soundbar zelf beschikt over drie kanalen en werkt samen met de subwoofer en de twee achterspeakers voor de 5.1-weergave. Het totale uitgangsvermogen bedraagt 600 watt. Voor de connectiviteit maak je gebruik van HDMI ARC, een optische ingang of een analoge aansluiting. Daarnaast is er Bluetooth 5.0 aanwezig voor het streamen van audio vanaf mobiele apparaten. De soundbar kan aan de muur worden bevestigd of voor de televisie worden geplaatst.

Trust GXT 658 Tytan

Dit geluidssysteem is eigenlijk voornamelijk bedoeld voor games en in combinatie met een pc of gameconsole, waarbij de houten subwoofer het middelpunt vormt. De basweergave is gesynchroniseerd met geïntegreerde LED-verlichting die reageert op het ritme van het geluid. Het systeem schakelt automatisch naar een stand-by modus wanneer het niet in gebruik is. De set wordt geleverd met een afstandsbediening waarmee je onder andere de bas en het volume regelt. De kabels voor de achterste luidsprekers hebben een lengte van 8 meter, wat plaatsing in grotere ruimtes mogelijk maakt zonder verlengsnoeren. Het piekvermogen ligt op 180 watt.

Hisense AX5100G

Dit audiosysteem ondersteunt Dolby Atmos-technologie voor een ruimtelijke geluidsweergave. De set bestaat uit een soundbar, een losse subwoofer en twee achterluidsprekers. Met een totaal vermogen van 340 watt worden de verschillende frequenties verdeeld over de speakers. Je hebt de beschikking over diverse equalizer-modi, waaronder instellingen voor nieuws, film en games. Aansluiten op de televisie gaat via HDMI eARC, maar er zijn ook opties voor USB en een optische kabel. De achterspeakers plaats je achter de luisterpositie om het surround-effect van de 5.1-opstelling te completeren.

Sony HT-S20R

Je installeert dit systeem met een soundbar, subwoofer en twee bedrade achterspeakers. De soundbar verzorgt de linker-, rechter- en middenkanalen, terwijl de externe subwoofer de lage tonen voor zijn rekening neemt. Het systeem heeft een totaal vermogen van 400 watt en ondersteunt Dolby Digital. Via de USB-poort speel je audiobestanden direct af van een geheugenstick. Voor de verbinding met de televisie gebruik je HDMI ARC, maar als je televisie dit niet ondersteunt, zijn er optische en analoge ingangen beschikbaar. De set beschikt over diverse geluidsmodi die je met een knop op de afstandsbediening selecteert.

AOC brengt met de Gaming 25G4KUR een monitor op de markt die volledig is afgestemd op competitieve gamers. Het 24,5-inch scherm haalt een verversingssnelheid tot 420 Hz en biedt snelle reactietijden, Adaptive-Sync en ergonomische instelmogelijkheden.

Supersnel beeld voor competitieve spelers

De AOC Gaming 25G4KUR (adviesprijs 259 euro) is bedoeld voor wie elke milliseconde telt. Dankzij een overklokte verversingssnelheid van 420 Hz (400 Hz standaard) en een responstijd tot 0,3 milliseconde reageert het scherm vrijwel direct op elke actie. Dat maakt hem geschikt voor snelle shooters, esports-toernooien en spelers die vloeiende bewegingen en minimale vertraging willen.

Het 24,5-inch formaat is populair onder professionele esports-spelers, omdat het speelveld overzichtelijk blijft zonder dat de ogen veel hoeven te bewegen. De Full HD-resolutie zorgt ervoor dat hoge framerates haalbaar zijn, zelfs met een middenklasse grafische kaart.

©AGON by AOC

Heldere kleuren en vloeiende beelden

De 25G4KUR gebruikt een Fast IPS-paneel met brede kijkhoeken en een kleurdekking van 121 procent sRGB. Het scherm is compatibel met NVIDIA G-SYNC. Adaptive-Sync, zorgt ervoor dat beelden vloeiend blijven zonder haperingen of tearing. DisplayHDR 400 biedt bovendien een iets hoger contrast en betere helderheid dan standaard SDR-monitoren.

Ontworpen voor urenlang gamen

AOC rust de monitor uit met functies die lange gamesessies comfortabeler moeten maken. De flicker-free achtergrondverlichting en blauwlichtreductie verminderen vermoeide ogen, terwijl de ergonomische standaard in hoogte verstelbaar is en kantel-, draai- en rotatiefuncties heeft. Via AOC's G-Menu-software kunnen spelers profielen aanmaken, instellingen aanpassen en de Low Input Lag-modus activeren.