VORWORT
Von der Entdeckung der Elektrizität bis hin zur breiten Nutzung als „Elektrizität“ und „elektrische Energie“ hat die Menschheit einen langen Weg zurückgelegt. Einer der auffälligsten ist der „Routenstreit“ zwischen Wechsel- und Gleichstrom. Die Protagonisten sind zwei zeitgenössische Genies, Edison und Tesla. Interessant ist jedoch, dass diese „Debatte“ aus der Perspektive neuer und neuer Menschen im 21. Jahrhundert weder endgültig gewonnen noch verloren ist.

Obwohl derzeit alles, von Stromerzeugungsquellen bis hin zu elektrischen Transportsystemen, grundsätzlich mit Wechselstrom betrieben wird, ist Gleichstrom in vielen Elektrogeräten und Endgeräten allgegenwärtig. Insbesondere die in den letzten Jahren immer beliebter werdende Gleichstrom-Stromversorgungslösung für das ganze Haus kombiniert IoT-Technologie und künstliche Intelligenz und bietet so eine starke Garantie für ein „Smart Home“. Folgen Sie dem Charging Head Network unten, um mehr über Gleichstrom für das ganze Haus zu erfahren.

HINTERGRUNDEINFÜHRUNG

Gleichstrom im ganzen Haus (DC) ist ein elektrisches System, das Gleichstrom in Häusern und Gebäuden nutzt. Das Konzept „Ganzhaus-Gleichstrom“ wurde vor dem Hintergrund eingeführt, dass die Mängel herkömmlicher Wechselstromsysteme immer offensichtlicher wurden und das Konzept der CO2-armen Energienutzung und des Umweltschutzes zunehmend in den Vordergrund rückte.

HERKÖMMLICHES KLIMASYSTEM

Das derzeit weltweit am weitesten verbreitete Stromsystem ist das Wechselstromsystem. Es dient der Energieübertragung und -verteilung und basiert auf Änderungen des Stromflusses, die durch die Wechselwirkung elektrischer und magnetischer Felder verursacht werden. Hier sind die wichtigsten Schritte zur Funktionsweise eines Wechselstromsystems:

GeneratorAusgangspunkt eines Stromsystems ist der Generator. Ein Generator ist ein Gerät, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Das Grundprinzip besteht darin, durch das Durchtrennen von Drähten mit einem rotierenden Magnetfeld eine induzierte elektromotorische Kraft zu erzeugen. In Wechselstromsystemen werden üblicherweise Synchrongeneratoren eingesetzt, deren Rotoren durch mechanische Energie (wie Wasser, Gas, Dampf usw.) angetrieben werden, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.

Wechselstromerzeugung: Das rotierende Magnetfeld im Generator bewirkt Änderungen der induzierten elektromotorischen Kraft in den elektrischen Leitern und erzeugt dadurch Wechselstrom. Die Frequenz von Wechselstrom beträgt üblicherweise 50 Hz oder 60 Hz pro Sekunde, abhängig von den Stromnetzstandards in verschiedenen Regionen.

Transformator-Aufwärtstransformator: Wechselstrom fließt durch Transformatoren in Stromübertragungsleitungen. Ein Transformator ist ein Gerät, das das Prinzip der elektromagnetischen Induktion nutzt, um die Spannung eines elektrischen Stroms zu ändern, ohne dessen Frequenz zu verändern. Bei der Stromübertragung lässt sich Hochspannungswechselstrom leichter über große Entfernungen übertragen, da er den durch Widerstand verursachten Energieverlust reduziert.

Übertragung und Verteilung: Hochspannungswechselstrom wird über Übertragungsleitungen an verschiedene Orte übertragen und anschließend über Transformatoren heruntertransformiert, um den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen gerecht zu werden. Solche Übertragungs- und Verteilungssysteme ermöglichen die effiziente Übertragung und Nutzung elektrischer Energie zwischen verschiedenen Anwendungen und Standorten.

Anwendungen von Wechselstrom: Auf der Endverbraucherseite wird Wechselstrom an Haushalte, Unternehmen und Industrieanlagen geliefert. Dort wird Wechselstrom zum Antrieb verschiedener Geräte verwendet, darunter Beleuchtung, elektrische Heizungen, Elektromotoren, elektronische Geräte und mehr.

Wechselstromsysteme haben sich Ende des letzten Jahrhunderts aufgrund vieler Vorteile wie stabiler und steuerbarer Wechselstromsysteme und geringerer Leistungsverluste auf den Leitungen allgemein durchgesetzt. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie hat sich jedoch das Problem des Leistungswinkelausgleichs in Wechselstromsystemen verschärft. Die Entwicklung von Stromversorgungssystemen führte zur sukzessiven Entwicklung zahlreicher Leistungsgeräte wie Gleichrichtern (Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom) und Wechselrichtern (Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom). Auch die Steuerungstechnik von Stromrichterventilen hat ein sehr klares Stadium erreicht, und die Geschwindigkeit der Gleichstromabschaltung ist der von Wechselstromschaltern nicht unterlegen.

Dadurch werden viele Mängel des Gleichstromsystems nach und nach behoben und die technische Grundlage für die hausweite Gleichstromversorgung ist geschaffen.

EUMWELTFREUNDLICHES UND CO2-ARMES KONZEPT

In den letzten Jahren haben Umweltschutzaspekte mit dem Aufkommen globaler Klimaprobleme, insbesondere des Treibhauseffekts, zunehmend an Bedeutung gewonnen. Da die Gleichstromversorgung von Wohngebäuden besser mit erneuerbaren Energiesystemen kompatibel ist, bietet sie herausragende Vorteile hinsichtlich Energieeinsparung und Emissionsreduzierung. Daher gewinnt sie zunehmend an Bedeutung.

Darüber hinaus kann das DC-System aufgrund seiner „Direct-to-Direct“-Schaltungsstruktur viele Komponenten und Materialien einsparen und steht zudem in hohem Maße im Einklang mit dem Konzept „kohlenstoffarm und umweltfreundlich“.

INTELLIGENZKONZEPT FÜR DAS GANZE HAUS

Grundlage für den Einsatz von Gleichstrom im gesamten Haus ist die Nutzung und Förderung der Intelligenz im gesamten Haus. Mit anderen Worten: Die Anwendung von Gleichstromsystemen in Innenräumen basiert grundsätzlich auf Intelligenz und ist ein wichtiges Mittel zur Stärkung der „Intelligenz im gesamten Haus“.

Smart Home bezieht sich auf die Vernetzung verschiedener Haushaltsgeräte, -geräte und -systeme durch fortschrittliche Technologie und intelligente Systeme, um eine zentrale Steuerung, Automatisierung und Fernüberwachung zu erreichen und so den Komfort und die Bequemlichkeit des häuslichen Lebens zu verbessern. Sicherheit und Energieeffizienz.

GRUNDLEGEND

Die Implementierungsprinzipien intelligenter Systeme für das gesamte Haus umfassen viele wichtige Aspekte, darunter Sensortechnologie, intelligente Geräte, Netzwerkkommunikation, intelligente Algorithmen und Steuerungssysteme, Benutzeroberflächen, Sicherheit und Datenschutz sowie Software-Updates und -Wartung. Diese Aspekte werden im Folgenden ausführlich erläutert.

Sensorik

Die Grundlage eines intelligenten Systems für das gesamte Haus bilden verschiedene Sensoren, die die Wohnumgebung in Echtzeit überwachen. Zu den Umgebungssensoren gehören Temperatur-, Feuchtigkeits-, Licht- und Luftqualitätssensoren zur Erfassung der Raumbedingungen. Bewegungssensoren sowie magnetische Tür- und Fenstersensoren erfassen menschliche Bewegungen sowie den Zustand von Türen und Fenstern und liefern so grundlegende Daten für Sicherheit und Automatisierung. Rauch- und Gassensoren überwachen Brände und schädliche Gase und verbessern so die Sicherheit im Haus.

Smartgerät

Verschiedene intelligente Geräte bilden den Kern des intelligenten Systems für das gesamte Haus. Intelligente Beleuchtung, Haushaltsgeräte, Türschlösser und Kameras verfügen über Funktionen, die über das Internet ferngesteuert werden können. Diese Geräte sind über drahtlose Kommunikationstechnologien (wie WLAN, Bluetooth, Zigbee) mit einem einheitlichen Netzwerk verbunden, sodass Benutzer ihre Haushaltsgeräte jederzeit und überall über das Internet steuern und überwachen können.

Telekommunikation

Die Geräte des intelligenten Haussystems sind über das Internet miteinander verbunden und bilden ein intelligentes Ökosystem. Die Netzwerkkommunikationstechnologie gewährleistet die reibungslose Zusammenarbeit der Geräte und ermöglicht gleichzeitig die komfortable Fernsteuerung. Über Cloud-Dienste können Nutzer per Fernzugriff auf die Heimsysteme zugreifen, um den Gerätestatus zu überwachen und fernzusteuern.

Intelligente Algorithmen und Steuerungssysteme

Mithilfe künstlicher Intelligenz und maschineller Lernalgorithmen kann das intelligente Haussystem die von Sensoren erfassten Daten intelligent analysieren und verarbeiten. Diese Algorithmen ermöglichen es dem System, die Gewohnheiten des Benutzers zu erlernen, den Betriebsstatus des Geräts automatisch anzupassen und intelligente Entscheidungen und Steuerung zu ermöglichen. Durch die Festlegung geplanter Aufgaben und Auslösebedingungen kann das System Aufgaben in bestimmten Situationen automatisch ausführen und den Automatisierungsgrad des Systems verbessern.

Benutzeroberfläche

Um die Bedienung des intelligenten Haussystems zu vereinfachen, stehen verschiedene Benutzeroberflächen zur Verfügung, darunter mobile Apps, Tablets und Computer. Über diese Schnittstellen können Nutzer ihre Haushaltsgeräte bequem aus der Ferne steuern und überwachen. Darüber hinaus ermöglicht die Sprachsteuerung die Steuerung intelligenter Geräte über Sprachassistenten.

VORTEILE VON DC FÜR DAS GANZE HAUS

Die Installation von Gleichstromsystemen in Privathaushalten bietet zahlreiche Vorteile, die sich in drei Aspekten zusammenfassen lassen: hohe Effizienz bei der Energieübertragung, hohe Integration erneuerbarer Energien und hohe Gerätekompatibilität.

EFFIZIENZ

Erstens haben die in Innenstromkreisen verwendeten Stromversorgungsgeräte oft eine niedrige Spannung, und Gleichstrom erfordert keine häufige Spannungsumwandlung. Durch die Reduzierung des Einsatzes von Transformatoren können Energieverluste wirksam reduziert werden.

Zweitens ist der Verlust von Leitungen und Leitern bei der Gleichstromübertragung relativ gering. Da sich der Widerstandsverlust von Gleichstrom nicht mit der Stromrichtung ändert, lässt er sich effektiver steuern und reduzieren. Dadurch weist Gleichstrom in bestimmten Szenarien, beispielsweise bei der Kurzstreckenübertragung und in lokalen Stromversorgungssystemen, eine höhere Energieeffizienz auf.

Schließlich wurden mit der technologischen Entwicklung einige neue elektronische Wandler und Modulationstechnologien eingeführt, um die Energieeffizienz von Gleichstromsystemen zu verbessern. Effiziente elektronische Wandler können Energieumwandlungsverluste reduzieren und die Gesamtenergieeffizienz von Gleichstromsystemen weiter verbessern.

Integration erneuerbarer Energien

Im intelligenten System für das gesamte Haus wird auch erneuerbare Energie in elektrische Energie umgewandelt. Dies kann nicht nur das Umweltschutzkonzept umsetzen, sondern auch die Struktur und den Raum des Hauses optimal nutzen, um die Energieversorgung sicherzustellen. Im Gegensatz dazu lassen sich Gleichstromsysteme leichter mit erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie und Windenergie integrieren.

GERÄTEKOMPATIBILITÄT

Das Gleichstromsystem ist besser mit elektrischen Geräten in Innenräumen kompatibel. Viele Geräte wie LED-Leuchten, Klimaanlagen usw. sind heute selbst Gleichstromantriebe. Dies erleichtert die intelligente Steuerung und Verwaltung von Gleichstromsystemen. Dank fortschrittlicher Elektronik lässt sich der Betrieb von Gleichstromgeräten präziser steuern und ein intelligentes Energiemanagement realisieren.

ANWENDUNGSBEREICHE

Die vielen Vorteile des Gleichstromsystems, die gerade erwähnt wurden, können nur in einigen spezifischen Bereichen optimal zum Tragen kommen. Diese Bereiche sind die Innenräume, weshalb Gleichstrom für das ganze Haus in den heutigen Innenräumen glänzen kann.

WOHNHAUS

In Wohngebäuden können Gleichstromsysteme für das gesamte Haus viele elektrische Geräte effizient mit Energie versorgen. Beleuchtungssysteme sind ein wichtiges Anwendungsgebiet. Gleichstrombetriebene LED-Beleuchtungssysteme können Energieumwandlungsverluste reduzieren und die Energieeffizienz verbessern.

Darüber hinaus kann Gleichstrom auch zur Stromversorgung elektronischer Geräte im Haushalt verwendet werden, beispielsweise von Computern, Ladegeräten für Mobiltelefone usw. Diese Geräte selbst sind Gleichstromgeräte ohne zusätzliche Energieumwandlungsschritte.

Geschäftsgebäude

Auch Büros und Gewerberäume in Gewerbegebäuden können von Gleichstromsystemen für das gesamte Haus profitieren. Die Gleichstromversorgung von Bürogeräten und Beleuchtungssystemen trägt zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Reduzierung von Energieverschwendung bei.

Einige gewerbliche Geräte und Anlagen, insbesondere jene, die Gleichstrom benötigen, können zudem effizienter arbeiten, wodurch die Gesamtenergieeffizienz gewerblich genutzter Gebäude verbessert wird.

INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN

Im industriellen Bereich können Gleichstromsysteme für ganze Produktionslinien und Elektrowerkstätten eingesetzt werden. Einige Industrieanlagen nutzen Gleichstrom. Die Verwendung von Gleichstrom kann die Energieeffizienz verbessern und Energieverschwendung reduzieren. Dies zeigt sich insbesondere beim Einsatz von Elektrowerkzeugen und Werkstattausrüstung.

Lade- und Energiespeichersysteme für Elektrofahrzeuge

Im Verkehrsbereich können Gleichstromsysteme zum Laden von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, um die Ladeeffizienz zu verbessern. Darüber hinaus können hausweite Gleichstromsysteme in Batteriespeichersysteme integriert werden, um Haushalten effiziente Energiespeicherlösungen zu bieten und die Energieeffizienz weiter zu verbessern.

INFORMATIONSTECHNOLOGIE UND KOMMUNIKATION

Im Bereich Informationstechnologie und Kommunikation sind Rechenzentren und Kommunikationsbasisstationen ideale Anwendungsszenarien für hausweite Gleichstromsysteme. Da viele Geräte und Server in Rechenzentren Gleichstrom verwenden, tragen Gleichstromsysteme zur Leistungssteigerung des gesamten Rechenzentrums bei. Ebenso können Kommunikationsbasisstationen und -geräte Gleichstrom nutzen, um die Energieeffizienz des Systems zu verbessern und die Abhängigkeit von herkömmlichen Stromversorgungssystemen zu verringern.

KOMPONENTEN FÜR DAS GANZE HAUS-GLEICHSTROMSYSTEM

Wie ist also ein Gleichstromsystem für das gesamte Haus aufgebaut? Zusammenfassend lässt sich das Gleichstromsystem für das gesamte Haus in vier Teile unterteilen: Gleichstromerzeugungsquelle, Energiespeichersystem, Gleichstromverteilungssystem und elektrische Geräte.

DC STROMQUELLE

In einem Gleichstromsystem ist die Gleichstromquelle der Ausgangspunkt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Wechselstromsystem ist die Gleichstromquelle für das gesamte Haus im Allgemeinen nicht vollständig auf den Wechselrichter angewiesen, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, sondern nutzt externe erneuerbare Energie als alleinige oder primäre Energieversorgung.

Beispielsweise wird eine Reihe von Solarmodulen an der Außenwand eines Gebäudes angebracht. Die Module wandeln das Licht in Gleichstrom um und speichern es im Gleichstromverteilungssystem oder leiten es direkt an die Endgeräte weiter. Die Solarmodule können auch an der Außenwand eines Gebäudes oder Raumes installiert werden. Darauf kann eine kleine Windturbine gebaut werden, die den Strom in Gleichstrom umwandelt. Wind- und Solarenergie sind derzeit die gängigsten Gleichstromquellen. Zukünftig könnten weitere hinzukommen, für die jedoch alle Konverter zur Umwandlung in Gleichstrom erforderlich sind.

DC ENERGIESPEICHERSYSTEM

Im Allgemeinen wird der von Gleichstromquellen erzeugte Gleichstrom nicht direkt an das Endgerät übertragen, sondern im Gleichstromspeicher gespeichert. Wenn das Gerät Strom benötigt, wird dieser aus dem Gleichstromspeicher freigegeben. Sorgen Sie für die Stromversorgung im Innenbereich.

Das Gleichstromspeichersystem fungiert als Reservoir, das die von der Gleichstromquelle umgewandelte elektrische Energie aufnimmt und kontinuierlich an die Endgeräte abgibt. Erwähnenswert ist, dass die Gleichstromübertragung zwischen der Gleichstromquelle und dem Gleichstromspeichersystem den Einsatz von Wechselrichtern und vielen weiteren Geräten reduzieren kann. Dies senkt nicht nur die Kosten für die Schaltungsentwicklung, sondern verbessert auch die Systemstabilität.

Daher ähnelt das Gleichstrom-Energiespeichersystem für das ganze Haus eher dem Gleichstrom-Lademodul von Fahrzeugen mit neuer Energie als das herkömmliche „gleichstromgekoppelte Solarsystem“.

Wie in der Abbildung oben gezeigt, muss das herkömmliche „DC-gekoppelte Solarsystem“ Strom in das Stromnetz übertragen und verfügt daher über zusätzliche Solarwechselrichtermodule, während das „DC-gekoppelte Solarsystem“ mit Gleichstrom für das ganze Haus keinen Wechselrichter, Booster, Transformatoren und andere Geräte benötigt und somit hohe Effizienz und Energie bietet.

DC STROMVERTEILUNGSSYSTEM

Das Herzstück eines hausweiten Gleichstromsystems ist das Gleichstromverteilungssystem, das in einem Haus, Gebäude oder einer anderen Einrichtung eine entscheidende Rolle spielt. Dieses System ist für die Verteilung des Stroms von der Quelle an verschiedene Endgeräte verantwortlich und sorgt so für die Stromversorgung aller Teile des Hauses.

WIRKUNG

Energieverteilung: Das Gleichstromverteilungssystem ist für die Verteilung elektrischer Energie aus Energiequellen (wie Solarmodulen, Energiespeichersystemen usw.) an verschiedene elektrische Geräte im Haushalt verantwortlich, darunter Beleuchtung, Haushaltsgeräte, elektronische Geräte usw.

Verbesserung der Energieeffizienz: Durch die Gleichstromverteilung können Energieumwandlungsverluste reduziert und so die Energieeffizienz des gesamten Systems verbessert werden. Insbesondere in Kombination mit Gleichstromanlagen und erneuerbaren Energiequellen kann elektrische Energie effizienter genutzt werden.

Unterstützt Gleichstromgeräte: Einer der Schlüssel zu einem Gleichstromsystem für das ganze Haus ist die Unterstützung der Stromversorgung von Gleichstromgeräten, um den Energieverlust bei der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom zu vermeiden.

BILDEN

Gleichstromverteiler: Der Gleichstromverteiler ist ein zentrales Gerät, das den Strom von Solarmodulen und Energiespeichersystemen an verschiedene Stromkreise und Geräte im Haushalt verteilt. Er enthält Komponenten wie Gleichstromschalter und Spannungsstabilisatoren, um eine stabile und zuverlässige Verteilung der elektrischen Energie zu gewährleisten.

Intelligentes Steuerungssystem: Um eine intelligente Verwaltung und Steuerung der Energie zu erreichen, sind hausweite Gleichstromsysteme üblicherweise mit intelligenten Steuerungssystemen ausgestattet. Dazu gehören Funktionen wie Energieüberwachung, Fernsteuerung und automatisierte Szenarioeinstellungen zur Verbesserung der Gesamtleistung des Systems.

Gleichstromsteckdosen und -schalter: Um mit Gleichstromgeräten kompatibel zu sein, müssen die Steckdosen und Schalter in Ihrem Haus über Gleichstromanschlüsse verfügen. Diese Steckdosen und Schalter können mit Gleichstromgeräten verwendet werden und gewährleisten gleichzeitig Sicherheit und Komfort.

DC ELEKTRISCHE AUSRÜSTUNG

Es gibt so viele Gleichstromgeräte für den Innenbereich, dass eine vollständige Auflistung hier nicht möglich ist. Eine grobe Klassifizierung ist nur möglich. Zuvor müssen wir zunächst klären, welche Geräte Wechselstrom und welche Gleichstrom benötigen. Hochleistungsgeräte benötigen in der Regel höhere Spannungen und sind mit Hochleistungsmotoren ausgestattet. Solche Geräte werden mit Wechselstrom betrieben, wie beispielsweise Kühlschränke, herkömmliche Klimaanlagen, Waschmaschinen, Dunstabzugshauben usw.

Darüber hinaus gibt es einige elektrische Geräte, die keinen Hochleistungsmotorantrieb benötigen und deren Präzisions-ICs nur bei mittlerer und niedriger Spannung betrieben werden können und eine Gleichstromversorgung benötigen, wie etwa Fernseher, Computer und Tonbandgeräte.

Natürlich ist diese Unterscheidung nicht ganz umfassend. Viele Hochleistungsgeräte können mittlerweile auch mit Gleichstrom betrieben werden. Beispielsweise gibt es Gleichstrom-Klimaanlagen mit variabler Frequenz, die Gleichstrommotoren verwenden, die leiser und energiesparender sind. Generell hängt die interne Gerätestruktur davon ab, ob es sich bei einem elektrischen Gerät um Wechsel- oder Gleichstrom handelt.

PPRAKTISCHER FALL VON DC IM GANZEN HAUS

Hier sind einige Beispiele für „Ganzhaus-Gleichstrom“ aus aller Welt. Es zeigt sich, dass es sich dabei grundsätzlich um kohlenstoffarme und umweltfreundliche Lösungen handelt. Das zeigt, dass die Hauptantriebskraft für „Ganzhaus-Gleichstrom“ nach wie vor der Umweltschutzgedanke ist und intelligente Gleichstromsysteme noch einen langen Weg vor sich haben.

Das Null-Emissionshaus in Schweden

Zhongguancun Demonstrationszone Neues Energiebauprojekt

Das Zhongguancun-Neuenergie-Gebäudeprojekt ist ein Demonstrationsprojekt der Bezirksregierung Chaoyang in Peking, China, das umweltfreundliches Bauen und die Nutzung erneuerbarer Energien fördern soll. Im Rahmen dieses Projekts werden in einigen Gebäuden Gleichstromsysteme für das gesamte Haus eingesetzt, die mit Solarmodulen und Energiespeichersystemen kombiniert werden, um die Gleichstromversorgung zu gewährleisten. Ziel ist es, die Umweltbelastung des Gebäudes zu reduzieren und die Energieeffizienz durch die Integration von erneuerbarer Energie und Gleichstromversorgung zu verbessern.

Wohnprojekt mit nachhaltiger Energie für die Dubai Expo 2020, VAE

Auf der Expo 2020 in Dubai präsentierten mehrere Projekte nachhaltige Energiehäuser mit erneuerbaren Energien und Gleichstromsystemen für das gesamte Haus. Diese Projekte zielen darauf ab, die Energieeffizienz durch innovative Energielösungen zu verbessern.

Japanisches DC-Mikronetz-Experimentalprojekt

In Japan werden in einigen experimentellen Mikronetzprojekten Gleichstromsysteme für ganze Häuser eingesetzt. Diese Systeme werden mit Solar- und Windenergie betrieben und versorgen Haushaltsgeräte und -ausrüstungen mit Gleichstrom.

Das Energie-Hub-Haus

Das Projekt, eine Zusammenarbeit zwischen der London South Bank University und dem britischen National Physical Laboratory, zielt auf die Schaffung eines Nullenergiehauses ab. Das Haus nutzt Gleichstrom, kombiniert mit Photovoltaik und Energiespeichersystemen, um Energie effizient zu nutzen.

RWichtige Branchenverbände

Die Technologie der Hausstromversorgung wurde Ihnen bereits vorgestellt. Tatsächlich wird die Technologie von einigen Branchenverbänden unterstützt. Charging Head Network hat relevante Branchenverbände zusammengestellt. Hier stellen wir Ihnen die Verbände im Bereich Hausstromversorgung vor.

AUFLADUNG 

FCA

FCA (Fast Charging Alliance), der chinesische Name lautet „Guangdong Terminal Fast Charging Industry Association“. Die Guangdong Terminal Fast Charging Industry Association (kurz: Terminal Fast Charging Industry Association) wurde 2021 gegründet. Die Terminal-Schnellladetechnologie ist eine Schlüsselfunktion für die großflächige Anwendung der neuen Generation der elektronischen Informationsindustrie (einschließlich 5G und künstlicher Intelligenz). Im Zuge des globalen Entwicklungstrends zur CO2-Neutralität trägt das Terminal-Schnellladen dazu bei, Elektroschrott und Energieverschwendung zu reduzieren und einen grünen Umweltschutz zu erreichen. Es trägt zur nachhaltigen Entwicklung der Branche bei und bietet Hunderten Millionen Verbrauchern ein sichereres und zuverlässigeres Ladeerlebnis.

Um die Standardisierung und Industrialisierung der Schnellladetechnologie zu beschleunigen, haben die Akademie für Informations- und Kommunikationstechnologie, Huawei, OPPO, vivo und Xiaomi eine gemeinsame Initiative mit allen Beteiligten der Schnellladeindustrie gestartet, darunter komplette Maschinen, Chips, Instrumente, Ladegeräte und Zubehör. Die Vorbereitungen beginnen Anfang 2021. Die Gründung des Verbands soll dazu beitragen, eine Interessengemeinschaft in der Industrie aufzubauen, eine industrielle Basis für Design, Forschung und Entwicklung, Fertigung, Prüfung und Zertifizierung von Schnellladetechnologien zu schaffen, die Entwicklung von elektronischen Kernkomponenten, hochwertigen Chips, wichtigen Grundmaterialien und anderen Bereichen voranzutreiben und den Bau von Weltklasse-Schnellladestationen anzustreben. Die innovativen Industriecluster von Kuaihong sind von entscheidender Bedeutung.

Die FCA fördert vor allem den UFCS-Standard. Der vollständige Name von UFCS lautet „Universal Fast Charging Specification“ (Universale Schnellladespezifikation), der chinesische Name lautet „Fusion Fast Charging Standard“. UFCS ist eine neue Generation integrierter Schnellladesysteme, die von der Akademie für Informations- und Kommunikationstechnologie, Huawei, OPPO, vivo und Xiaomi in Zusammenarbeit mit zahlreichen Terminal- und Chipherstellern sowie Industriepartnern wie Silicon Power, Rockchip, Lihui Technology und Angbao Electronics entwickelt wurde. Ziel der Vereinbarung ist die Formulierung integrierter Schnellladestandards für mobile Endgeräte, die Lösung von Inkompatibilitäten beim wechselseitigen Schnellladen und die Schaffung einer schnellen, sicheren und kompatiblen Ladeumgebung für Endnutzer.

Derzeit hat die UFCS die zweite UFCS-Testkonferenz abgehalten, bei der der „Vortest der Konformitätsfunktion der Mitgliedsunternehmen“ und der „Kompatibilitätstest der Terminalhersteller“ abgeschlossen wurden. Durch Tests und den Austausch von Zusammenfassungen verbinden wir Theorie und Praxis mit dem Ziel, die Inkompatibilität von Schnellladesystemen zu überwinden, gemeinsam die gesunde Entwicklung des Schnellladens an Terminals voranzutreiben und mit vielen hochwertigen Lieferanten und Dienstleistern in der Industriekette zusammenzuarbeiten, um gemeinsam Standards für Schnellladetechnologie zu fördern. Der Fortschritt der UFCS-Industrialisierung.

USB-IF

Die 1994 von Intel und Microsoft initiierte internationale Standardisierungsorganisation „USB-IF“ (vollständiger Name: USB Implementers Forum) ist eine gemeinnützige Organisation, die von einer Gruppe von Unternehmen gegründet wurde, die die Universal Serial Bus-Spezifikation entwickelt haben. USB-IF wurde gegründet, um die Entwicklung und Einführung der Universal Serial Bus-Technologie zu unterstützen und zu fördern. Das Forum fördert die Entwicklung hochwertiger kompatibler USB-Peripheriegeräte und wirbt für die Vorteile von USB und die Qualität von Produkten, die die Konformitätstests bestehen.ng.

Die von USB-IF eingeführte Technologie USB verfügt derzeit über mehrere Versionen technischer Spezifikationen. Die neueste Version der technischen Spezifikation ist USB4 2.0. Die maximale Übertragungsrate dieses technischen Standards wurde auf 80 Gbit/s erhöht. Sie verwendet eine neue Datenarchitektur, den USB-PD-Schnellladestandard, die USB-Typ-C-Schnittstelle und die Kabelstandards werden ebenfalls gleichzeitig aktualisiert.

WPC

Der vollständige Name des WPC lautet „Wireless Power Consortium“ und sein chinesischer Name lautet „Wireless Power Consortium“. Es wurde am 17. Dezember 2008 gegründet. Es ist die weltweit erste Standardisierungsorganisation zur Förderung der kabellosen Ladetechnologie. Im Mai 2023 zählte das WPC insgesamt 315 Mitglieder. Die Mitglieder der Allianz verfolgen ein gemeinsames Ziel: die vollständige Kompatibilität aller kabellosen Ladegeräte und kabellosen Stromquellen weltweit zu erreichen. Zu diesem Zweck haben sie zahlreiche Spezifikationen für die kabellose Schnellladetechnologie formuliert.

Mit der Weiterentwicklung der kabellosen Ladetechnologie hat sich ihr Anwendungsbereich von tragbaren Geräten auf viele neue Bereiche ausgeweitet, wie Laptops, Tablets, Drohnen, Roboter, das Internet der Fahrzeuge und intelligente kabellose Küchen. WPC hat eine Reihe von Standards für verschiedene kabellose Ladeanwendungen entwickelt und gepflegt, darunter:

Qi-Standard für Smartphones und andere tragbare Mobilgeräte.

Der kabellose Ki-Küchenstandard für Küchengeräte unterstützt eine Ladeleistung von bis zu 2200 W.

Der Light Electric Vehicle (LEV)-Standard ermöglicht das kabellose Laden von leichten Elektrofahrzeugen wie E-Bikes und Rollern zu Hause und unterwegs schneller, sicherer, intelligenter und bequemer.

Industrieller kabelloser Ladestandard für eine sichere und bequeme kabellose Energieübertragung zum Laden von Robotern, AGVs, Drohnen und anderen industriellen Automatisierungsmaschinen.

Mittlerweile sind mehr als 9.000 Qi-zertifizierte kabellose Ladegeräte auf dem Markt. WPC prüft die Sicherheit, Interoperabilität und Eignung der Produkte über sein Netzwerk unabhängiger, autorisierter Prüflabore weltweit.

KOMMUNIKATION

CSA

Die Connectivity Standards Alliance (CSA) ist eine Organisation, die Smart-Home-Standards entwickelt, zertifiziert und fördert. Ihr Vorgänger ist die 2002 gegründete Zigbee Alliance. Im Oktober 2022 wird die Zahl der Mitglieder der Allianz über 200 betragen.

CSA bietet Standards, Tools und Zertifizierungen für IoT-Innovatoren, um das Internet der Dinge zugänglicher, sicherer und nutzbarer zu machen. Die Organisation widmet sich der Definition und Stärkung des Branchenbewusstseins sowie der allgemeinen Entwicklung von Sicherheits-Best-Practices für Cloud Computing und digitale Technologien der nächsten Generation. CSA-IoT vereint weltweit führende Unternehmen, um gemeinsame offene Standards wie Matter, Zigbee, IP usw. sowie Standards in Bereichen wie Produktsicherheit, Datenschutz, intelligente Zugangskontrolle und mehr zu entwickeln und zu fördern.

Zigbee ist ein von der CSA Alliance eingeführter IoT-Verbindungsstandard. Es handelt sich um ein drahtloses Kommunikationsprotokoll für Anwendungen in drahtlosen Sensornetzwerken (WSN) und im Internet der Dinge (IoT). Es basiert auf dem IEEE 802.15.4-Standard, arbeitet im 2,4-GHz-Frequenzband und zeichnet sich durch geringen Stromverbrauch, geringe Komplexität und kurze Reichweite aus. Das von der CSA Alliance geförderte Protokoll findet breite Anwendung in Smart Homes, der industriellen Automatisierung, dem Gesundheitswesen und anderen Bereichen.

Eines der Designziele von Zigbee ist die zuverlässige Kommunikation zwischen einer großen Anzahl von Geräten bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch. Es eignet sich für Geräte, die lange laufen müssen und auf Batteriestrom angewiesen sind, wie beispielsweise Sensorknoten. Das Protokoll unterstützt verschiedene Topologien, darunter Stern-, Maschen- und Clusterbaum-Topologie, und ist somit an Netzwerke unterschiedlicher Größe und Anforderungen anpassbar.

Zigbee-Geräte können automatisch selbstorganisierende Netzwerke bilden, sind flexibel und anpassungsfähig und können sich dynamisch an Änderungen der Netzwerktopologie anpassen, beispielsweise an das Hinzufügen oder Entfernen von Geräten. Dies erleichtert die Bereitstellung und Wartung von Zigbee in praktischen Anwendungen. Insgesamt bietet Zigbee als offenes Standardprotokoll für die drahtlose Kommunikation eine zuverlässige Lösung für die Verbindung und Steuerung verschiedener IoT-Geräte.

Bluetooth SIG

1996 planten Ericsson, Nokia, Toshiba, IBM und Intel die Gründung eines Branchenverbandes. Diese Organisation hieß „Bluetooth Technology Alliance“, kurz „Bluetooth SIG“. Gemeinsam entwickelten sie eine drahtlose Verbindungstechnologie für kurze Distanzen. Das Entwicklungsteam hoffte, dass diese drahtlose Kommunikationstechnologie die Arbeit in verschiedenen Industriebereichen koordinieren und vereinheitlichen könnte. Daher erhielt die Technologie den Namen Bluetooth.

Bluetooth (Bluetooth-Technologie) ist ein drahtloser Kommunikationsstandard mit kurzer Reichweite und geringem Stromverbrauch, der sich für verschiedene Geräteverbindungen und Datenübertragungen eignet und über einfaches Pairing, Mehrpunktverbindung und grundlegende Sicherheitsfunktionen verfügt.

Bluetooth (Bluetooth-Technologie) kann drahtlose Verbindungen für Geräte im Haus bereitstellen und ist ein wichtiger Teil der drahtlosen Kommunikationstechnologie.

SPARKLINK-VERBAND

Am 22. September 2020 wurde die Sparklink Association offiziell gegründet. Die Spark Alliance ist ein Branchenverbund, der sich der Globalisierung verschrieben hat. Ihr Ziel ist es, Innovation und industrielle Ökologie der neuen Generation der drahtlosen Nahbereichskommunikationstechnologie SparkLink zu fördern und schnell neue Anwendungsszenarien wie Smart Cars, Smart Homes, Smart Terminals und Smart Manufacturing zu entwickeln und dabei extreme Leistungsanforderungen zu erfüllen. Aktuell zählt der Verband über 140 Mitglieder.

Die von der Sparklink Association geförderte drahtlose Nahbereichskommunikationstechnologie heißt SparkLink und hat auf Chinesisch den Namen Star Flash. Die technischen Merkmale sind extrem niedrige Latenz und extrem hohe Zuverlässigkeit. SparkLink basiert auf einer ultrakurzen Frame-Struktur, dem Polar-Codec und einem HARQ-Retransmissionsmechanismus. Es erreicht eine Latenz von 20,833 Mikrosekunden und eine Zuverlässigkeit von 99,999 %.

WI-FI ALLIANCE

Die Wi-Fi Alliance ist eine internationale Organisation, die sich aus verschiedenen Technologieunternehmen zusammensetzt und sich für die Förderung und Standardisierung drahtloser Netzwerktechnologie einsetzt. Die Organisation wurde 1999 gegründet. Ihr Hauptziel ist es, die Kompatibilität von Wi-Fi-Geräten verschiedener Hersteller sicherzustellen und so die Popularität und Nutzung drahtloser Netzwerke zu fördern.

Wi-Fi-Technologie (Wireless Fidelity) wird hauptsächlich von der Wi-Fi Alliance gefördert. Als WLAN-Technologie dient sie der Datenübertragung und Kommunikation zwischen elektronischen Geräten über Funksignale. Sie ermöglicht Geräten (wie Computern, Smartphones, Tablets, Smart-Home-Geräten usw.) den Datenaustausch innerhalb einer begrenzten Reichweite, ohne dass eine physische Verbindung erforderlich ist.

Die Wi-Fi-Technologie nutzt Funkwellen, um Verbindungen zwischen Geräten herzustellen. Diese drahtlose Technologie macht physische Verbindungen überflüssig und ermöglicht es Geräten, sich innerhalb einer Reichweite frei zu bewegen und gleichzeitig die Netzwerkkonnektivität aufrechtzuerhalten. Die Wi-Fi-Technologie nutzt verschiedene Frequenzbänder zur Datenübertragung. Die am häufigsten verwendeten Frequenzbänder sind 2,4 GHz und 5 GHz. Diese Frequenzbänder sind in mehrere Kanäle unterteilt, über die Geräte kommunizieren können.

Die Geschwindigkeit der WLAN-Technologie hängt vom Standard und dem Frequenzband ab. Mit der kontinuierlichen technologischen Weiterentwicklung hat sich die WLAN-Geschwindigkeit schrittweise von anfänglich einigen hundert Kbit/s (Kilobit pro Sekunde) auf aktuell mehrere Gbit/s (Gigabit pro Sekunde) erhöht. Verschiedene WLAN-Standards (wie 802.11n, 802.11ac, 802.11ax usw.) unterstützen unterschiedliche maximale Übertragungsraten. Zusätzlich werden Datenübertragungen durch Verschlüsselung und Sicherheitsprotokolle geschützt. WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) und WPA3 sind gängige Verschlüsselungsstandards, die WLAN-Netzwerke vor unbefugtem Zugriff und Datendiebstahl schützen.

SNORMUNG UND BAUVORSCHRIFTEN

Ein großes Hindernis bei der Entwicklung von Gleichstromsystemen für ganze Häuser ist das Fehlen weltweit einheitlicher Standards und Bauvorschriften. Herkömmliche Gebäudeelektriksysteme werden typischerweise mit Wechselstrom betrieben. Daher erfordern Gleichstromsysteme für ganze Häuser neue Standards in Design, Installation und Betrieb.

Mangelnde Standardisierung kann zu Inkompatibilität zwischen verschiedenen Systemen führen, die Auswahl und den Austausch von Geräten komplexer machen und zudem die Marktgröße und -verbreitung behindern. Die mangelnde Anpassungsfähigkeit an Bauvorschriften stellt ebenfalls eine Herausforderung dar, da die Bauindustrie oft auf traditionellen Wechselstromsystemen basiert. Daher kann die Einführung eines hausweiten Gleichstromsystems Anpassungen und Neudefinitionen der Bauvorschriften erfordern, was Zeit und konzertierte Anstrengungen erfordert.

EWIRTSCHAFTLICHE KOSTEN UND TECHNOLOGIEWECHSEL

Die Installation eines hausweiten Gleichstromsystems kann höhere Anschaffungskosten verursachen, darunter die Anschaffung moderner Gleichstromgeräte, Batteriespeicher und gleichstromangepasster Geräte. Diese zusätzlichen Kosten könnten einer der Gründe sein, warum viele Verbraucher und Bauträger zögern, hausweite Gleichstromsysteme einzuführen.

Darüber hinaus sind herkömmliche Wechselstromanlagen und -infrastrukturen so ausgereift und weit verbreitet, dass die Umstellung auf ein hausweites Gleichstromsystem eine umfassende Technologieumstellung erfordert. Dies umfasst die Neugestaltung der elektrischen Anlage, den Austausch von Geräten und die Schulung des Personals. Diese Umstellung könnte zusätzliche Investitionen und Arbeitskosten für bestehende Gebäude und Infrastruktur verursachen und so die Einführung hausweiter Gleichstromsysteme einschränken.

DGERÄTEKOMPATIBILITÄT UND MARKTZUGANG

Gleichstromsysteme für das ganze Haus müssen mit mehr Geräten auf dem Markt kompatibel sein, um den reibungslosen Betrieb verschiedener Haushaltsgeräte, Beleuchtung und anderer Geräte im Haus zu gewährleisten. Derzeit basieren viele Geräte auf dem Markt noch auf Wechselstrom. Die Förderung von Gleichstromsystemen für das ganze Haus erfordert die Zusammenarbeit mit Herstellern und Lieferanten, um die Markteinführung weiterer gleichstromkompatibler Geräte zu fördern.

Darüber hinaus ist eine Zusammenarbeit mit Energieversorgern und Stromnetzbetreibern erforderlich, um eine effektive Integration erneuerbarer Energien und die Anbindung an herkömmliche Netze zu gewährleisten. Probleme mit der Gerätekompatibilität und dem Marktzugang können die breite Anwendung von Gleichstromsystemen für ganze Häuser beeinträchtigen und erfordern daher mehr Konsens und Zusammenarbeit in der Industriekette.

SMART UND NACHHALTIG

Eine der zukünftigen Entwicklungsrichtungen von Gleichstromsystemen für das ganze Haus liegt in der stärkeren Betonung von Intelligenz und Nachhaltigkeit. Durch die Integration intelligenter Steuerungssysteme können Gleichstromsysteme für das ganze Haus den Stromverbrauch präziser überwachen und steuern und ermöglichen so individuelle Energiemanagementstrategien. Das System kann sich dynamisch an den Haushaltsbedarf, die Strompreise und die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien anpassen, um die Energieeffizienz zu maximieren und die Energiekosten zu senken.

Gleichzeitig erfordert die nachhaltige Entwicklung von Gleichstromsystemen für ganze Häuser die Integration weiterer erneuerbarer Energiequellen, darunter Solarenergie, Windenergie usw., sowie effizienterer Energiespeichertechnologien. Dies trägt zum Aufbau eines umweltfreundlicheren, intelligenteren und nachhaltigeren Stromsystems für Privathaushalte bei und fördert die zukünftige Entwicklung von Gleichstromsystemen für ganze Häuser.

SNORMUNG UND INDUSTRIELLE ZUSAMMENARBEIT

Um die breitere Anwendung von Gleichstromsystemen für ganze Häuser zu fördern, liegt eine weitere Entwicklungsrichtung in der Stärkung der Standardisierung und der industriellen Zusammenarbeit. Die Einführung global einheitlicher Standards und Spezifikationen kann die Kosten für Systemdesign und -implementierung senken, die Gerätekompatibilität verbessern und so die Marktexpansion fördern.

Darüber hinaus ist die industrielle Zusammenarbeit ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung von Gleichstromsystemen für ganze Häuser. Alle Beteiligten, darunter Bauunternehmen, Elektroingenieure, Gerätehersteller und Energieversorger, müssen zusammenarbeiten, um ein umfassendes industrielles Ökosystem zu bilden. Dies trägt zur Gewährleistung der Gerätekompatibilität, zur Verbesserung der Systemstabilität und zur Förderung technologischer Innovationen bei. Durch Standardisierung und industrielle Zusammenarbeit dürften sich Gleichstromsysteme für ganze Häuser reibungsloser in gängige Gebäude- und Stromnetze integrieren und breitere Anwendungsmöglichkeiten finden.

SZUSAMMENFASSUNG

Haus-Gleichstrom ist ein neuartiges Stromverteilungssystem, das im Gegensatz zu herkömmlichen Wechselstromsystemen das gesamte Gebäude mit Gleichstrom versorgt – von der Beleuchtung bis hin zu elektronischen Geräten. Haus-Gleichstromsysteme bieten gegenüber herkömmlichen Systemen einige einzigartige Vorteile hinsichtlich Energieeffizienz, Integration erneuerbarer Energien und Gerätekompatibilität. Erstens können Haus-Gleichstromsysteme durch die Reduzierung der Energieumwandlungsschritte die Energieeffizienz verbessern und Energieverschwendung reduzieren. Zweitens lässt sich Gleichstrom leichter mit Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien wie Solarmodulen integrieren und bietet so eine nachhaltigere Energielösung für Gebäude. Darüber hinaus kann die Einführung eines Haus-Gleichstromsystems bei vielen Gleichstromgeräten die Energieumwandlungsverluste reduzieren und deren Leistung und Lebensdauer erhöhen.

Die Anwendungsbereiche von Gleichstromsystemen für das gesamte Haus sind vielfältig und umfassen unter anderem Wohngebäude, Gewerbegebäude, Industrieanwendungen, erneuerbare Energiesysteme und den elektrischen Verkehr. In Wohngebäuden können Gleichstromsysteme für das gesamte Haus zur effizienten Stromversorgung von Beleuchtung und Haushaltsgeräten eingesetzt werden und so die Energieeffizienz des Hauses verbessern. In Gewerbegebäuden trägt die Gleichstromversorgung von Bürogeräten und Beleuchtungssystemen zur Senkung des Energieverbrauchs bei. In der Industrie können Gleichstromsysteme für das gesamte Haus die Energieeffizienz von Produktionsanlagen verbessern. Im Bereich erneuerbarer Energiesysteme lassen sich Gleichstromsysteme für das gesamte Haus leichter in Anlagen wie Solar- und Windenergie integrieren. Im Bereich des elektrischen Verkehrs können Gleichstromverteilungssysteme zum Laden von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, um die Ladeeffizienz zu verbessern. Die kontinuierliche Ausweitung dieser Anwendungsbereiche deutet darauf hin, dass Gleichstromsysteme für das gesamte Haus künftig eine praktikable und effiziente Option für Gebäude- und Elektroinstallationen darstellen werden.

For more information, pls. contact “maria.tian@keliyuanpower.com”.